JP2023077498A - Hot water supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、給湯システムに関する。 The present disclosure relates to hot water supply systems.
ヒートポンプなどの加熱手段により加熱された温水を貯湯タンクに貯留し、貯湯タンクから取り出した温水を用いて、浴槽、シャワー、台所あるいは洗面所の蛇口などに給湯する貯湯式給湯システムが広く用いられている。オール電化タイプの集合住宅においても、ヒートポンプ給湯機を各住戸に設置するケースが出てきている。そのような集合住宅において、安価な電気料金の利用を目的として、電力会社と契約する管理会社が高圧(例えば、6600ボルト)の電力を一括して受電し、100ボルトまたは200ボルトの低圧電力に降圧して各戸に配電する、高圧一括受電方式を採用する場合がある。 A hot water storage type hot water supply system is widely used in which hot water heated by a heating means such as a heat pump is stored in a hot water storage tank, and the hot water extracted from the hot water storage tank is used to supply hot water to a bathtub, a shower, a faucet in a kitchen or a washroom. there is Even in an all-electric type housing complex, there are cases where a heat pump water heater is installed in each dwelling unit. In such collective housing, for the purpose of using cheap electricity rates, a management company contracting with an electric power company receives high voltage power (for example, 6600 volts) collectively and converts it to low voltage power of 100 volts or 200 volts. In some cases, a high-voltage collective power receiving system is adopted in which the power is stepped down and distributed to each house.
高圧電力を受電する場合の電気料金は、最大消費電力に応じて決まる基本料金と、電力使用量に比例する電力量料金とで構成される。最大消費電力とは、所定の評価時間帯(例えば30分間)毎の消費電力の最大値である。そして、ある評価時間帯における消費電力が100kWであったとすると、それ以外の評価時間帯における消費電力が100kW未満であったとしても、その後1年間は最大消費電力である100kWに基づいて算出された基本料金が適用される。このため、電気料金の増加を避けるためには、最大消費電力を低く抑える必要がある。 Electricity charges for receiving high-voltage power consist of a basic charge determined according to the maximum power consumption and an electric energy charge proportional to the amount of power used. The maximum power consumption is the maximum value of power consumption for each predetermined evaluation period (for example, 30 minutes). Then, if the power consumption in a certain evaluation time period is 100 kW, even if the power consumption in other evaluation time periods is less than 100 kW, it is calculated based on the maximum power consumption of 100 kW for the next year. Base rate applies. Therefore, in order to avoid an increase in electricity charges, it is necessary to keep the maximum power consumption low.
一方、各住宅に設置される貯湯式給湯機は、深夜時間帯(例えば23時から翌朝7時)において、蓄熱運転を行い、一日に必要な給湯熱量を貯湯タンクに蓄熱することが一般的である。また、一般家庭における消費電力は、深夜時間帯を除く昼間時間帯のうち、18時以降の夜間にかけて増大する。この時間帯に浴槽の湯張り及び保温、シャワーなどによって温水が消費されて貯湯タンクの温水が不足すると、追加の蓄熱運転が行われて電力が消費される。このようなパターンの蓄熱運転が各住宅で同様に行われると、特定の時間帯に集合住宅の消費電力が増大することになり、例えば図1のように、第1のピーク時間帯である深夜時間の終了直前の午前5時~午前7時付近と、第2のピーク時間帯である夜間の19時~21時頃に消費電力のピークが現れる。 On the other hand, the hot water storage type water heater installed in each house generally performs heat storage operation during the late night hours (for example, from 23:00 to 7:00 the next morning), and stores the heat amount of hot water supply required for one day in the hot water storage tank. is. In addition, power consumption in general households increases during the nighttime after 18:00 during the daytime hours excluding the midnight hours. If the hot water in the hot water storage tank becomes insufficient due to hot water being consumed for filling the bathtub with hot water, keeping warm, or taking a shower during this period, an additional heat storage operation is performed to consume electric power. If such a pattern of heat storage operation is performed similarly in each house, the power consumption of the collective housing increases during a specific time period. For example, as shown in FIG. Power consumption peaks around 5:00 am to 7:00 am just before the end of the hour and around 19:00 to 21:00 at night, which is the second peak time zone.
最大消費電力を抑制する方法として、一日のうちで消費電力のピークが発生する時間帯を予測し、その時間帯に電力を消費する機器の運転を、他の時間帯に行うことでピーク時間帯の消費電力を抑制する、ピークシフトという考え方が存在する。貯湯式給湯機は時間帯をずらして蓄熱運転を行うことが可能であるからピークシフトの対象機器として利用することができ、ピークシフトの実施方法として、例えば特許文献1の方法が開示されている。 As a method of suppressing maximum power consumption, it is possible to predict the times of the day when power consumption peaks will occur, and to operate equipment that consumes power during those times during other times of the day. There is a concept of peak shift that suppresses the power consumption of the band. Since the hot water storage type hot water heater can perform heat storage operation at different times, it can be used as a peak shift target device. .
特許文献1では、ピークシフトを行うために、給湯システム制御装置が、集合住宅の各住宅に設置された給湯機の運転時刻設定を変更する。給湯システム制御装置は、各住宅の運転履歴及び給湯使用履歴、消費電力履歴のデータを収集して翌日のピーク時間帯の消費電力を予測し、ピークシフト可能な住宅に対して給湯機の運転開始時刻を消費電力の少ない時間帯(例えば午後2時から午後4時)に変更する。例えば、朝、昼間の給湯使用量が所定量より少ない場合、図2のように深夜時間の運転の一部を午後の消費電力が少ない時間帯に移動し、朝、昼間の給湯使用量が所定量より多い場合、夜間の運転時間の一部または全部を図3のように消費電力が少ない時間帯に移動する。 In Patent Document 1, in order to perform peak shift, a hot water supply system control device changes the operation time settings of water heaters installed in each house of an apartment complex. The hot water supply system control device collects data on the operation history, hot water usage history, and power consumption history of each house, predicts the power consumption during the peak hours of the next day, and starts the operation of the water heaters in houses where peak shift is possible. Change the time to a time zone with low power consumption (for example, from 2:00 pm to 4:00 pm). For example, if the amount of hot water used in the morning and daytime is less than a predetermined amount, as shown in Fig. 2, part of the late-night operation is shifted to the afternoon when power consumption is low, and the amount of hot water used in the morning and daytime is set as shown in Fig. 2. If it is more than the fixed amount, part or all of the nighttime operation time is moved to the time zone where the power consumption is low as shown in FIG.
このような給湯システムにおいては、朝、昼間の給湯使用量をもとにピークシフトを行っているので、ピークシフト対象となる住宅が特定の住宅に偏る可能性がある。また、図3のようにピークシフトによって運転時刻が前倒しになる場合、蓄熱完了から温水が使用されるまでの時間が従来より長くなるため、放熱量が増えて当該住宅においては消費電力が増える可能性がある。従って、特定の住宅にピークシフトの頻度が偏る場合、他の住宅と比較して、ユーザの不公平感を生じさせるという課題がある。 In such a hot water supply system, peak shift is performed based on the amount of hot water used in the morning and daytime. In addition, if the operation time is brought forward due to the peak shift as shown in Fig. 3, the time from the completion of heat storage until the hot water is used will be longer than before, so the amount of heat released will increase and the power consumption of the house may increase. have a nature. Therefore, when the frequency of peak shift is biased to a specific house, there is a problem that the user feels unfair compared to other houses.
本開示は、上述のような課題を解決するためになされたもので、各住宅の間でユーザの不公平感を生じさせること無く、複数の住宅の全体での電気料金を抑制する上で有利になる給湯システムを提供することを目的とする。 The present disclosure has been made to solve the above-described problems, and is advantageous in suppressing the electricity charges for the entire multiple houses without causing the user to feel unfair among the houses. An object of the present invention is to provide a hot water supply system that becomes
本開示に係る給湯システムは、複数の住宅に設置された複数の貯湯式給湯機を制御する制御手段を備える給湯システムであって、制御手段は、それぞれの貯湯式給湯機について、貯湯タンクの蓄熱量と、給湯に利用された熱量である給湯熱量と、貯湯式給湯機が水に与えた熱量である加熱熱量とから、貯湯タンクの24時間あたりの放熱率を算出し、複数の貯湯式給湯機のうち、放熱率が、複数の貯湯式給湯機の放熱率の平均値である平均放熱率よりも低い貯湯式給湯機をピークシフト対象に選定し、ピークシフト対象の貯湯式給湯機の蓄熱運転の時刻を変更するものである。 A hot water supply system according to the present disclosure is a hot water supply system including control means for controlling a plurality of hot water storage type hot water heaters installed in a plurality of homes, wherein the control means controls each hot water storage type hot water heater to store heat in a hot water storage tank. The heat radiation rate of the hot water storage tank per 24 hours is calculated from the amount, the hot water heat amount that is the heat amount used for hot water supply, and the heating heat amount that is the heat amount given to the water by the hot water storage type hot water heater. Among the water heaters, select storage-type water heaters with a lower heat radiation rate than the average heat radiation rate of multiple storage-type water heaters as targets for peak shift, and store heat in storage-type water heaters subject to peak shift. It changes the time of operation.
本開示によれば、各住宅の間でユーザの不公平感を生じさせること無く、複数の住宅の全体での電気料金を抑制する上で有利になる給湯システムを提供することが可能となる。 Advantageous Effects of Invention According to the present disclosure, it is possible to provide a hot water supply system that is advantageous in suppressing electricity charges for a plurality of houses as a whole without causing a user's sense of unfairness among the houses.
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、説明を簡略化または省略する。以下の説明において、「水」、「湯」、「温水」、「湯水」等の記載は、原則として、液体の水を意味し、冷水から熱湯までもが含まれうるものとする。 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 their explanations are simplified or omitted. In the following description, descriptions such as "water", "hot water", "warm water", and "hot water" basically mean liquid water, and can include cold water to hot water.
実施の形態1.
図4は、実施の形態1による給湯システムが備える貯湯式給湯機100の構成図である。本開示による給湯システムは、複数の住宅のそれぞれに設置された貯湯式給湯機100を備える。本開示において、複数の住宅は、集合住宅でもよい。
Embodiment 1.
FIG. 4 is a configuration diagram of hot water storage
図4に示すように、貯湯式給湯機100は、冷凍サイクルを利用して空気から熱を集めて水を加熱するヒートポンプユニット101と、加熱した温水を貯留する貯湯タンク11を有するタンクユニット102と、運転状態を表示したり運転動作指令及び設定値変更の操作を受け付けるリモコン103とを備えている。
As shown in FIG. 4, the hot water storage
リモコン103は、ユーザーインターフェースの例である。本開示において、ユーザーインターフェースは、リモコン103に限定されない。例えば、スマートフォンをユーザーインターフェースとして利用できるように構成してもよい。
ヒートポンプユニット101は、圧縮機1、水冷媒熱交換器2、膨張弁3及び空気熱交換器4の機器を有している。これらの機器は配管で環状に接続され、圧縮機1によって冷媒を循環させる冷媒回路20を構成している。冷媒回路20を循環する冷媒には、二酸化炭素、R32、プロパンなどのように、高温出湯が可能な冷媒が用いられるのが望ましいが、これらの冷媒に限定されるものではない。
The
水冷媒熱交換器2は、水と冷媒との熱交換を行うものであり、水の流入口及び流出口と、冷媒の流入口及び流出口を有している。水の流入口から流入した水は冷媒と熱交換されて加熱され、流出口から温度が上昇した温水として流出される。空気熱交換器4は、空気と冷媒との熱交換を行うものである。ファン5は、外気を取り込み、空気熱交換器4へ送風する。
The water-
ヒートポンプユニット101は、水冷媒熱交換器2に流入する水の温度を検出する入水温度センサ13aと、水冷媒熱交換器2から流出する加熱水の温度を検出する出湯温度センサ13bと、ヒートポンプユニット101の周囲の外気温度を検出する外気温度センサ13cとを備えている。出湯温度センサ13bは、水冷媒熱交換器2の流出口近傍における温水温度(以下、出湯温度と称す)を検出する出湯温度検出手段を構成している。また、冷媒回路20は、圧縮機1から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサ13dと、圧縮機1に吸込まれる冷媒の温度を検出する吸込温度センサ13eと、空気熱交換器4の入口もしくは中間部となる位置で冷媒の温度を検出する蒸発温度センサ13fとを備えている。
The
ヒートポンプ制御装置14は、マイクロプロセッサによりプログラムを実行する演算手段と、温度センサ13a~13fの検出データを収集する計測手段と、計測データ及び運転状態のデータを記憶するRAM(Random Access Memory)、プログラムを記憶するEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)などの記憶手段と、給湯機制御装置18と通信するための通信手段と、圧縮機1の回転速度、膨張弁3の開度、ファン5の回転速度などを制御する制御手段(何れも図示省略)などを含んで構成される。ヒートポンプ制御装置14は、温度センサ13a~13fの検出値と、タンクユニット102の給湯機制御装置18からの入力情報とに基づいて、ヒートポンプユニット101の加熱能力を制御する。なお、本開示における貯湯式給湯機100が備える水加熱手段は、上述したヒートポンプユニット101に限定されるものではなく、例えば、電気ヒータでもよい。
The heat
タンクユニット102には、貯湯タンク11と、循環ポンプ6aと、追い焚き用ポンプ6bと、切替弁7と、切替弁8と、切替弁9と、給湯用混合弁15aと、風呂用混合弁15bとが備えられている。循環ポンプ6aは、蓄熱回路21及び追い焚き回路22に水または加熱された温水を循環させ、水冷媒熱交換器2または風呂用熱交換器12に流入させる。循環ポンプ6aは、蓄熱回路21または追い焚き回路22の一部を構成する。追い焚き用ポンプ6bは、風呂用熱交換器12に浴槽(図示省略)の湯水を送るものである。風呂用熱交換器12では、貯湯タンク11から供給される温水を利用して、二次側の浴槽水を加熱する。
The
貯湯タンク11は、ヒートポンプユニット101によって加熱された温水を貯留するものであり、貯湯タンク11の上部側に位置する高温水取出口11aと、貯湯タンク11の頂部に位置する貯湯口11bと、貯湯タンク11の中間高さに位置し、追い焚きに使われ温度が低下して戻ってきた中温水を貯湯タンク11に戻す中温水戻し口11cと、貯湯タンク11の底部に位置する低温沸き上げ水戻し口11dと、貯湯タンク11の底部に位置する取水口11eと、貯湯タンク11の下部側に位置する給水口11fとを備えている。
The hot
切替弁7は、水冷媒熱交換器2から流出する温水の流路を、切替弁8と、貯湯タンク11の低温沸き上げ水戻し口11dとのいずれかに切り替える切替機構を構成している。また、切替弁8は、流入する水を、貯湯口11bと、中温水戻し口11cと、風呂用熱交換器12とのいずれかに流出させる切替機構を構成している。切替弁9は、貯湯タンク11の取水口11e、もしくは風呂用熱交換器12から流出した水を、循環ポンプ6aを通過し、水冷媒熱交換器2へ流出させる切替機構を構成している。
The switching valve 7 constitutes a switching mechanism for switching the flow path of hot water flowing out of the water-
給湯混合部15では、貯湯口11bより流出し配管16gを通ってきた高温水またはヒートポンプユニット101で加熱されて配管16hを通ってきた高温水と、給水端23からの低温水が、給湯用混合弁15aまたは風呂用混合弁15bで混合される。高温水と低温水との混合比が調整されることにより、使用者がリモコン103にて設定した設定温度の湯を生成する。給湯用混合弁15aより混合された湯は、シャワーまたはカラン等の蛇口に供給される。風呂用混合弁15bより混合された湯は、浴槽に供給される。
In the hot water
ヒートポンプユニット101とタンクユニット102とは、ヒートポンプ往き配管16aと、ヒートポンプ戻り配管16kと、図示しない電気配線とを介して接続されている。水冷媒熱交換器2の水流出口は、ヒートポンプ往き配管16aを介して切替弁7に接続されている。切替弁7は、配管16bを介して切替弁8に接続されている。切替弁8は、配管16cと配管16dを介して高温水取出口11aと接続される。また、切替弁8は、配管16cと配管16eを介して風呂用熱交換器12の一次側流入口に接続されている。風呂用熱交換器12の一次側流出口は、配管16fを介して切替弁9と接続されている。切替弁9は、配管16iを介して取水口11eと接続され、配管16jを介して循環ポンプ6aの吸込口に接続されている。
The
循環ポンプ6aの吐出口は、配管16kを介して水冷媒熱交換器2の流入口に接続され、配管16lを介して切替弁7と接続される。さらに、切替弁7は、配管16mを介して貯湯タンク11の低温沸き上げ水戻し口11dと接続される。切替弁8は、配管16hと配管16gを介して貯湯タンク11の貯湯口11bと接続され、配管16oを介して中温水戻し口11cと接続される。貯湯タンク11の給水口11fは、配管16nを介して給水端23と接続される。
A discharge port of the
図5は、実施の形態1の貯湯式給湯機100が備える給湯機制御装置18の構成図である。タンクユニット102には、図5に示す給湯機制御装置18が内蔵されている。給湯機制御装置18は、後述する温度センサ及び流量センサの検出値を計測する計測手段181と、計測手段181が計測したデータと制御プログラム及び制御の判定条件とするデータなどを記憶する記憶手段182と、記憶手段182のデータを利用して制御の判定条件などを演算する演算手段183と、演算手段183の結果に基づき、弁及びポンプ等を作動させる駆動手段184と、通信手段185とを備えている。通信手段185は、ヒートポンプ制御装置14と通信し、状態監視データを収集したり、ヒートポンプユニット101の起動及び停止の制御指令を送信する。また、通信手段185は、リモコン103の操作指令値を収集したり、記憶手段182に記憶されたデータをリモコン103に送信する。
FIG. 5 is a configuration diagram of water
貯湯タンク11に、複数の貯湯温度センサ13g~13jが備えられている。貯湯温度センサ13g~13jは、タンク表面に、互いに異なる高さ位置で設置され、それぞれの設置場所で貯湯タンク11内の水温を検出する。貯湯温度センサ13g~13jのそれぞれが計測する温度は、当該センサが設置された範囲の数10L分の部分水量の温度を代表する。また、給水端23の配管上には、給水される水温を検知する給水温度センサ13kが備えられている。給湯機制御装置18は、貯湯温度センサ13g~13jと給水温度センサ13kの計測値を用いて、次の(1)式により、貯湯タンク11内の蓄熱量を計算し、記憶手段182に記憶する。
The
ここで、Qsは貯湯タンク蓄熱量(kJ)、ρは水の密度(kg/m3)、Cpは水の比熱(kJ/(kg・K))、Vtiは温度センサ位置の貯湯タンク部分水量(m3)、Ttiは温度センサが検知した温度(℃)、Tcは給水端23の給水温度(℃)である。
Here, Qs is the amount of heat stored in the hot water tank (kJ), ρ is the density of water (kg/m 3 ), Cp is the specific heat of water (kJ/(kg K)), and Vti is the partial water volume of the hot water tank at the temperature sensor position. (m 3 ), Tti is the temperature (° C.) detected by the temperature sensor, and Tc is the water supply temperature (° C.) at the
さらに、給湯用混合弁15aからシャワー、キッチン等へ給湯される温水の給湯温度を検出する一般給湯温度センサ13lと、その給湯流量を検出する一般給湯流量センサ17aと、浴槽に供給される温水の温度を検出する風呂給湯温度センサ13mと、その流量を検出する風呂給湯流量センサ17bとが備えられている。給湯機制御装置18は、次の(2)式で一般給湯熱量を算出し、(3)式で風呂給湯熱量を算出し、それらを(4)式で合計した給湯熱量を求め、記憶手段182に記憶する。
Further, a general hot water supply temperature sensor 13l for detecting the temperature of hot water supplied from the hot water
ここで、Qhwは給湯熱量(kJ)、Qbwは風呂給湯熱量(kJ)、Qswは一般給湯熱量、Fbwは風呂給湯流量(L/分)、Fswは一般給湯流量(L/分)、Tbwは風呂給湯温度(℃)、Tswは一般給湯温度(℃)、Δtは計測周期(秒)、tは計測周期毎の計測データのインデックスである。 Here, Qhw is hot water supply heat amount (kJ), Qbw is bath hot water supply heat amount (kJ), Qsw is general hot water supply heat amount, Fbw is bath hot water supply flow rate (L/min), Fsw is general hot water supply flow rate (L/min), Tbw is Bath hot water supply temperature (° C.), Tsw is general hot water supply temperature (° C.), Δt is measurement cycle (seconds), and t is an index of measurement data for each measurement cycle.
給湯機制御装置18は、(4)式で求めた給湯熱量を、制御の判定条件に用いるために、適宜所定時間分を集計したデータとして記憶しておく。集計期間は、1日分あるいは、後述するピークシフトのための蓄熱運転の時刻変更の判断に用いるための単位時間である。後者の場合、一般に給湯利用の時間帯は日によって1時間から2時間程度ずれる場合があるため、数時間の幅を持たせ、例えば3時間あたりの給湯量として集計する。
The water
熱源循環流量センサ17cは、貯湯タンク11とヒートポンプユニット101との間の循環流量を計測する。図示の例において、水冷媒熱交換器2の近くのヒートポンプ戻り配管16kに熱源循環流量センサ17cが配置されている。給湯機制御装置18は、蓄熱運転時の給湯機加熱熱量を次の(5)式で求めることができる。給湯機加熱熱量は、ヒートポンプユニット101が水に与えた熱量である。
The heat source circulation
ここで、Qhpは給湯機加熱熱量(kJ)、Fhpはヒートポンプユニット101と貯湯タンク11との間の循環流量(L/分)、Twoはヒートポンプユニット101の出湯温度(℃)、Twiはヒートポンプユニット101の入水温度(℃)である。
Here, Qhp is the heating heat amount of the water heater (kJ), Fhp is the circulation flow rate (L/min) between the
給湯機制御装置18とリモコン103とは、相互通信可能に接続されている。リモコン103には、図示を省略するが、給湯機の運転状態等の情報を表示する表示部、使用者が操作するスイッチ等の操作部、スピーカ、マイク等が搭載されている。給湯機制御装置18は、リモコン103の操作情報によって各種弁類、ポンプ類等の作動を制御し、運転状態を表す情報をリモコン103に送り、表示及び通報が行われる。
Water
次に、貯湯式給湯機100の動作を説明する。貯湯タンク11に温水を蓄熱する蓄熱運転は、冷媒回路20と蓄熱回路21とを作動させ、貯湯タンク11の取水口11eから流出させた低温水を冷媒回路20により加熱し、水冷媒熱交換器2から流出する高温水を、切替弁7、切替弁8を経由して貯湯タンク11の上部の貯湯口11bから貯湯タンク11内に流入させる運転である。この蓄熱運転では、貯湯タンク11内で、上部が高温水となり下部が低温水となる温度成層を維持しつつ、蓄熱される。
Next, the operation of the hot water storage
次に、蓄熱運転時の温水温度制御について説明する。この温度制御では、ヒートポンプ制御装置14は、出湯温度センサ13bにより検出される水冷媒熱交換器2の出湯温度が所定の目標出湯温度に等しくなるように、循環ポンプ6aの回転速度をフィードバック制御する。蓄熱運転では、目標出湯温度を所定の貯湯目標出湯温度に設定した状態で蓄熱を行う。目標出湯温度は、リモコン103の操作内容等に基づいて設定されるか、または過去の給湯使用量から算出される必要熱量を確保できるように設定される。なお、目標出湯温度の設定は、ヒートポンプ制御装置14、給湯機制御装置18、リモコン103の何れで行ってもよい。
Next, hot water temperature control during heat storage operation will be described. In this temperature control, the heat
給湯機制御装置18は、蓄熱が完了したかどうかの判断として、例えば、複数の貯湯温度センサ13g~13jのうち、最下部に設けられた貯湯温度センサ13jが検出する検出温度が予め設定された温度以上を検出したかどうか、あるいは加熱熱量が目標とする蓄熱量に達したかで判断する。蓄熱が完了した場合には、給湯機制御装置18がヒートポンプ制御装置14に対して運転停止指令を発する。この指令を受けたヒートポンプ制御装置14は、ヒートポンプユニット101及び循環ポンプ6aを停止し、蓄熱運転を終了する。
The water
蓄熱運転は、一般に、深夜時間帯に行われる。給湯機制御装置18は、蓄熱運転の開始時刻について、当日の給湯利用が終わった深夜の時間帯(例えば23時)に計画する。給湯機制御装置18は、(4)式を用いて算出した給湯熱量を集計した1日あたりの給湯熱量に対し、過去の所定の期間の平均値を平均給湯熱量として求める。給湯機制御装置18は、その平均給湯熱量に、貯湯タンク11等からの放熱量を考慮したマージン分を上乗せするため、次の(6)式で、貯湯タンク11の24時間あたりの放熱率を求める。
The heat storage operation is generally performed in the middle of the night. The hot water supply
ここで、Rs:放熱率、Qs,0:過去の0時の貯湯タンク蓄熱量(kJ)、Qs,24:過去の、翌日0時の貯湯タンク蓄熱量(kJ)、Vt:タンク容量(m3)、Ttave:目標沸き上げ温度、Tcave:平均給水温度、である。この放熱率は、過去の24時間において、ヒートポンプユニット101が生成した熱量のうち、貯湯タンク11等からの放熱によって失われた熱量の割合を示す値である。
where, Rs: heat dissipation rate, Q s,0 : past hot water tank heat storage amount (kJ) at 0 o'clock, Q s,24 : past hot water storage tank heat storage amount (kJ) at 0 o'clock the next day, Vt: tank capacity (m 3 ), Ttave: target boiling temperature, Tcave: average feed water temperature. This heat dissipation rate is a value that indicates the ratio of the amount of heat lost due to heat dissipation from the hot
給湯機制御装置18は、(6)式で求めた放熱率を用いて、次の(7)式で翌日の必要熱量を計算する。
The water
ここで、Q’hwd:翌日の必要熱量(kJ)、Rsd:所定期間の放熱率平均値、Qhwd:所定期間の、24時間給湯熱量の平均値(kJ)である。 Here, Q'hwd: required heat amount (kJ) for the next day, Rsd: average value of heat dissipation rate for a predetermined period, and Qhwd: average value (kJ) of 24-hour hot water supply heat amount for a predetermined period.
給湯機制御装置18は、深夜時間帯が終了する時刻(例えば午前7時)に蓄熱完了となるように運転完了時刻を設定し、ヒートポンプユニット101の定格能力をもとに次の(8)式で蓄熱運転にかかる時間を計算する。給湯機制御装置18は、運転完了時刻から、蓄熱運転にかかる時間を遡って、運転開始時刻を決定する。
The water
ここで、tpは蓄熱運転にかかる時間(時間)、Qhpsはヒートポンプユニット101の定格能力(kW)である。例えば、沸き上げ熱量すなわち翌日の必要熱量が57600kJ、ヒートポンプ定格能力が4kWの場合は、57600÷(4×3600)=4時間を遡る、すなわち午前3時を運転開始時刻として設定する。
Here, tp is the time (hour) required for the heat storage operation, and Qhps is the rated capacity (kW) of the
ユーザによって給湯操作が行われると、給水端23より供給された水が貯湯タンク11の下部の給水口11fに導入され、貯湯口11bより温水が流出する。この操作は、貯湯タンク11内の温度成層が維持できる流量で行われる。キッチン、シャワーなどの水栓から給湯する場合は、貯湯口11bより流出した温水と、給水端23から供給された低温水が、給湯用混合弁15aで所定の温度になる比率で混合されて水栓に給湯される。浴槽に湯張りを行う場合は、風呂用混合弁15bで同様に混合されて浴槽に給湯される。
When the hot water supply operation is performed by the user, the water supplied from the
浴槽の追い焚き運転を行う場合、追い焚き用ポンプ6bを動作させて浴槽と風呂用熱交換器12の間で浴槽水を循環させると同時に、貯湯タンク11の高温水取出口11aから取り出した温水を風呂用熱交換器12に流入させて熱交換することによって浴槽水を加熱する。風呂用熱交換器12で浴槽水を加熱して温度が低下した中温水は、切替弁9、循環ポンプ6a、切替弁7、切替弁8を経由して中温水戻し口11cより貯湯タンク11内に流入する。
When reheating the bathtub, the reheating
給湯利用の結果、貯湯温度センサ13g~13jのうち、判定対象とするセンサの温度が所定の温度以下になった場合は、給湯機制御装置18は、その後の給湯利用によって湯切れのリスクがあると判断して、追加の蓄熱運転を行う。給湯機制御装置18は、判定対象とするセンサの温度が所定の温度に到達したら、追加の蓄熱運転を終了する。なお、給湯機制御装置18は、後述する給湯システムの消費電力予測計算に用いるため、追加の蓄熱量及び蓄熱運転の運転時刻を記録しておく。
As a result of the use of hot water supply, if the temperature of one of the stored hot
図6は、集合住宅に適用された実施の形態1による給湯システムの構成図である。図6の集合住宅には、住宅200a~200cなどの複数の住宅があり各住宅に貯湯式給湯機100a~100cが設置されている。貯湯式給湯機100a~100cのそれぞれは、図4の貯湯式給湯機100と同様である。貯湯式給湯機100a~100cは、給湯機制御装置18a~18cをそれぞれ備える。以下の説明では、貯湯式給湯機100a~100cのいずれであるかを特定しない場合には「貯湯式給湯機100」と記載し、給湯機制御装置18a~18cのいずれであるかを特定しない場合には「給湯機制御装置18」と記載する。なお、図6の例では、住宅の戸数が3戸であるが、住宅の戸数が4戸以上でもよいことは言うまでもない。
FIG. 6 is a configuration diagram of a hot water supply system according to Embodiment 1 applied to an apartment house. The housing complex in FIG. 6 includes a plurality of residences such as residences 200a to 200c, and hot water storage type
以下の説明では、貯湯式給湯機100の消費電力を「給湯機消費電力」と呼ぶ場合がある。また、各住宅における給湯機消費電力以外の消費電力を「機器消費電力」と呼ぶ場合がある。また、給湯機消費電力と機器消費電力との合計を「住宅消費電力」と呼ぶ場合がある。
In the following description, the power consumption of the storage-
電力会社から6600Vの高圧電力にて受電を行っており、住宅の管理会社が集合住宅敷地内に設置した電力変換設備41にて100Vあるいは200Vの低圧電力に変換されて各住宅に届けられる。 High voltage power of 6600V is received from the electric power company, and is converted to low voltage power of 100V or 200V by the power conversion equipment 41 installed on the premises of the collective housing by the housing management company and delivered to each house.
以下、代表して住宅200aについて説明するが、他の住宅200b,200cについても同様である。
Hereinafter, the house 200a will be described as a representative, but the same applies to the
住宅200aには、分電盤31aが設けられ、電力変換設備41によって低圧に変換された電力を引き込むための電力線と接続し、貯湯式給湯機100a及び機器32a,33a等の家電機器に電力が供給される。機器32a,33aは例えば、エアコン、照明機器、冷蔵庫、テレビ等の電気機器である。
A house 200a is provided with a distribution board 31a, which is connected to a power line for drawing in power converted to low voltage by a power conversion facility 41, so that electric power is supplied to home appliances such as the
分電盤31aには、スマートメータと呼ばれる、通信機能を備えた電力計測装置51aが設置される。電力計測装置51aは、分電盤31a内に配線された電力線に、交流電流を計測するCT(Current Transformer)35aを接続する。電力計測装置51aは、貯湯式給湯機100aの消費電力すなわち給湯機消費電力と、住宅内の機器32a,33aの消費電力すなわち機器消費電力とをそれぞれ計測する。計測された消費電力はkWもしくは電力量kWhのデータに変換される。
A
各住宅の、給湯機制御装置18a~18c及び電力計測装置51a~51cは、ルータ34a~34cを介して、無線通信または有線通信により、給湯システム制御装置600と接続される。給湯システム制御装置600は、ネットワーク42を介して、ルータ34a~34cと接続してもよい。給湯システム制御装置600は、例えば、集合住宅の敷地内に設置されて、集合住宅のLAN(Local Area Network)であるネットワーク42に接続するものでもよい。あるいは、給湯システム制御装置600は、管理会社など、集合住宅の敷地外の施設に設置されて、インターネットであるネットワーク42に接続するものであってもよい。
The
給湯機制御装置18a~18cのそれぞれは、貯湯式給湯機100a~100cについての、温度センサ13a~13mの検出値、流量センサ17a~17cの検出値に加え、蓄熱運転の開始時刻及び停止時刻、貯湯タンク11の蓄熱量及び放熱率、給湯熱量、加熱熱量のデータを給湯システム制御装置600へ送信する。
Each of the hot water
電力計測装置51a~51cは、それぞれ、貯湯式給湯機100a~100cの消費電力及び住宅200a~200cの機器消費電力の計測値のデータを給湯システム制御装置600へ送信する。
図7は、実施の形態1による給湯システムが備える給湯システム制御装置600の構成図である。図7に示すように、給湯システム制御装置600は、通信手段601と、記憶手段602と、予測演算手段603と、優先度演算手段604と、給湯機運転時刻変更手段605とを備える。通信手段601は、各住宅の給湯機制御装置18a~18c及び電力計測装置51a~51cに対して、LANもしくはインターネットのようなネットワーク42を経由して接続し、データの送受信を行う。記憶手段602は、各住宅の給湯機制御装置18a~18c及び電力計測装置51a~51cから受信したデータと、各貯湯式給湯機100に対して利用されるその他の演算データとを蓄積して記憶する。予測演算手段603は、記憶手段602に蓄積されたデータを用いて、各住宅の給湯機消費電力及び機器消費電力を予測する。優先度演算手段604は、予測演算手段603が算出した予測値を用いて各住宅の貯湯式給湯機100a~100cに対するピークシフト運転の優先度スコアを算出する。給湯機運転時刻変更手段605は、優先度演算手段604が演算した優先度スコアをもとにピークシフト運転の対象となる貯湯式給湯機100を選定し、その選定された貯湯式給湯機100の蓄熱運転の開始時刻を変更すると共に、変更後の蓄熱運転開始時刻のデータと、ピークシフトON/OFFフラグの送信データとを作成する。
FIG. 7 is a configuration diagram of hot water supply
本実施の形態の給湯システムでは、給湯システム制御装置600と、各住宅の給湯機制御装置18とが連携することにより、複数の住宅に設置された複数の貯湯式給湯機100を制御する制御手段が達成される。本開示による給湯システムにおいて、どの制御装置がどの処理を実行するかについては、本明細書の記載に限定されるものではない。例えば、本明細書で給湯システム制御装置600が実行すると記載された処理を給湯機制御装置18が実行してもよいし、本明細書で給湯機制御装置18が実行すると記載された処理を給湯システム制御装置600が実行してもよい。
In the hot water supply system of the present embodiment, the hot water supply
次に、図8を用いて優先度演算手段604の動作を説明する。図8は、ピークシフト対象の貯湯式給湯機100を選定するために給湯システム制御装置600が実行する処理の例を示すフローチャートである。まず、図8のステップS001で、給湯システム制御装置600は、現在時刻がピークシフト計画実施時刻か否かを判定する。ピークシフト計画は一日に一回、例えば前日の23時に実行する。現在時刻がピークシフト計画実施時刻であれば、ステップS002に進み、予測演算手段603は、各住宅の電力計測装置51a~51cから収集した消費電力データを元に、翌日の消費電力の予測値を計算する。機器消費電力には、テレビあるいは冷蔵庫のように、一日の使用傾向が季節に影響されにくい機器の消費電力と、空調装置のように季節あるいは時間帯によって使用傾向が大きく異なる機器の消費電力とが含まれる。各時刻について例えば過去の所定日数期間の消費電力の平均値を求めた場合、気温によって変動の大きい空調消費電力については、平均値の計算を行うと平準化されるため、消費電力の傾向を表すものとして適切ではない。そこで、予測演算手段603は、過去の所定期間の平均値に加え、気温による補正を加えた次の(9)式を、機器消費電力の予測計算式として利用する。
Next, the operation of the priority computing means 604 will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart showing an example of processing executed by hot water supply
ここで、Ph:各時刻の機器消費電力の予測値(kW)、α:補正係数、T:外気温度(℃)、Phave:各時刻の機器消費電力の過去所定期間の平均値(kW)である。外気温度は、ヒートポンプユニット101の外気温度センサ13cが計測した外気温度データを用いる。ここで、補正係数は過去の外気温と機器消費電力のデータの相関式の一次関数を求め、その相関係数を元に決定すればよい。なお、冷房負荷の大きい夏期と、暖房負荷の大きい冬期と、空調をほとんど使わない中間期とでは、空調消費電力の影響が異なるため、(9)式を季節毎に求めてもよい。
Here, Ph: predicted value of device power consumption at each time (kW), α: correction coefficient, T: outside temperature (°C), Phave: average value (kW) of device power consumption at each time over a predetermined past period be. As for the outside air temperature, the outside air temperature data measured by the outside
一方、給湯機消費電力の予測計算においては、蓄熱運転の発生時刻は日によってずれる場合があり、時刻毎に比較すると日によって大きな違いが出る場合がある。そこで、深夜時間帯と昼間時間帯での一回の蓄熱運転における運転時間を消費電力データをもとに計算し、蓄熱運転開始時刻を各時刻の中で過去所定期間で頻度の大きい時間帯に設定し、求めた蓄熱運転時間で蓄熱運転が行われるとして各時刻に蓄熱運転時の平均消費電力を割り当てる。これを給湯機消費電力の予測値とする。各時刻について、機器消費電力の予測値と、給湯機消費電力の予測値とを合計したものを住宅消費電力の予測値とする。 On the other hand, in the prediction calculation of the power consumption of the hot water heater, the time at which the heat storage operation occurs may shift from day to day, and a large difference may occur from day to day when comparing for each time. Therefore, we calculated the operation time for one heat storage operation in the late night and daytime hours based on the power consumption data, and set the heat storage operation start time to the time period with high frequency in the past predetermined period in each time. Assuming that the heat storage operation is performed for the set heat storage operation time, the average power consumption during the heat storage operation is assigned to each time. This is the predicted value of the water heater power consumption. For each time, the sum of the predicted value of equipment power consumption and the predicted value of water heater power consumption is used as the predicted value of residential power consumption.
ステップS003で、給湯システム制御装置600は、次のようにして、乖離度を計算する。まず、給湯システム制御装置600は、翌日の各住宅の住宅消費電力予測値を時刻毎に集計し、複数の住宅の各時刻の住宅消費電力予測値の平均値である平均消費電力予測値を求める。給湯システム制御装置600は、次の(10)式により、乖離度を計算する。乖離度は、平均消費電力予測値と、所定の時間帯における各時刻の消費電力予測値との平均二乗偏差を用いた値である。本実施の形態では、所定の時間帯は、1日分である0時から23時のデータを扱う。
At step S003, hot water supply
ここで、D:乖離度、P(t):各時刻tの住宅消費電力予測値(kW)、Pave:住宅消費電力予測値の1日(24時間)あたり平均値(kW)、t1,t2:時刻、n:t1からt2までの経過時間、である。
ステップS003では、0時から23時まで24時間分の住宅消費電力予測値を用いて乖離度を計算する。
Here, D: degree of divergence, P(t): residential power consumption predicted value (kW) at each time t, Pave: average value (kW) of residential power consumption predicted value per day (24 hours), t1, t2 : time, n: elapsed time from t1 to t2.
In step S003, the degree of divergence is calculated using the house power consumption prediction values for 24 hours from 00:00 to 23:00.
そしてステップS004で、給湯システム制御装置600は、ステップS003で計算した乖離度が所定値以上で有った場合には、翌日のピークシフト計画を行うと判定する。これに対し、乖離度が所定値未満の場合には、集合住宅における翌日の消費電力が十分に平準であると予想でき、貯湯式給湯機100の蓄熱運転の時刻を変更する必要がないので、給湯システム制御装置600は、翌日のピークシフト計画を行わないと判定する。
Then, in step S004, hot water supply
ステップS005では、各住宅の給湯機制御装置18a~18cから収集した放熱率のデータを比較し、ピークシフト対象に選定する優先順位を判定するための優先度スコアを次の(11)式で求める。
In step S005, the heat radiation rate data collected from the water
ここで、Psiはi番目の貯湯式給湯機100の優先度スコア、Psi’はi番目の貯湯式給湯機100の前回の優先度スコア、βは補正係数、Raveは各住宅のすべての貯湯式給湯機100の放熱率の平均値、Riはi番目の貯湯式給湯機100の放熱率である。Psi’の初期値は各貯湯式給湯機100に対し、最初の優先順位を決めるために任意に割り振られる。そして、例えば、ある貯湯式給湯機100の前回の優先度スコアが5.0、放熱率Riが0.1、全貯湯式給湯機100の平均放熱率Raveが0.15、補正係数βが20である場合、新たな優先度スコアは6.0となる。従って、放熱率が平均放熱率よりも低い貯湯式給湯機100に対して、優先度スコアは高得点となり、ピークシフト対象として選ばれやすくなる。優先度スコアの高い貯湯式給湯機100から順に、優先順位を1番から順に割り振られる。複数の貯湯式給湯機100の間で優先度スコアが同じ値となった場合には、前回の優先度スコアが高い方を、より高い優先順位に設定する。
Here, Psi is the priority score of the i-th storage-
ステップS006では、給湯システム制御装置600は、優先度スコアが高く優先順位の高い貯湯式給湯機100から順にピークシフト対象に選定し、対象とされた貯湯式給湯機100のピークシフトON/OFFフラグのデータをONに設定する。給湯システム制御装置600は、ピークシフトON/OFFフラグがONとなった貯湯式給湯機100に対して、ステップS007で、蓄熱運転の時刻を変更する。
In step S006, hot water supply
このように、本実施の形態では、それぞれの貯湯式給湯機100について、放熱率をもとに優先度スコアを算出し、優先度スコアに応じて、ピークシフト対象に選定する貯湯式給湯機100の優先順位を決める。これにより、放熱率が高い貯湯式給湯機100ほど、ピークシフト対象に選定されにくくなるので、その貯湯式給湯機100の放熱率がピークシフトによって増大することを確実に防止できる。このため、特定の住宅の放熱率が高くなって他の住宅に比べて消費電力が大きくなることを確実に防止できる。それゆえ、複数の住宅の間でユーザの不公平感が発生することなく、集合住宅全体でピークシフトによる電気料金低減を図ることが可能となる。
As described above, in the present embodiment, the priority score is calculated based on the heat radiation rate for each storage-type
ステップS007の運転時刻変更方法について、図9及び図10を参照して説明する。図9は、ピークシフト対象の貯湯式給湯機100の蓄熱運転の時刻を変更するために給湯システム制御装置600が実行する処理の例を示すフローチャートである。図10は、深夜の蓄熱運転の時刻を前倒しするピークシフトを行った場合の消費電力の時間変化を表す図である。
The method of changing the operation time in step S007 will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. FIG. 9 is a flowchart showing an example of processing executed by hot water supply
図9のステップS011で、ピークシフト対象の貯湯式給湯機100について、昼間時間帯のうち、7時~17時の給湯熱量が所定値以下か否かを判定する。7時~17時の給湯熱量が所定値以下でない場合は、ステップS012aにおいて、図10のように、深夜時間帯の蓄熱運転の開始時刻を前倒しにし、深夜時間帯の終了時刻である7時よりも早く蓄熱運転が完了するように、蓄熱運転の開始時刻を前にずらす。
In step S011 of FIG. 9, it is determined whether or not the amount of hot water supplied during the daytime hours from 7:00 to 17:00 is equal to or less than a predetermined value for the hot water storage type
次いで、ステップS013aで、ピークシフト対象の貯湯式給湯機100について、変更後の新たな蓄熱運転時刻で翌日の各時刻の給湯機消費電力の予測値を再計算して更新する。さらに蓄熱運転時刻が変更されたピークシフト対象の貯湯式給湯機100を含め、翌日の各時刻の全住宅の住宅消費電力予測値を再計算して更新する。このように、本実施の形態では、ピークシフト対象の貯湯式給湯機100を選定してその蓄熱運転の時刻を変更したのち、変更後の新たな蓄熱運転時刻で翌日の当該貯湯式給湯機100の給湯機消費電力の予測値を再計算し、翌日の各時刻の全住宅の住宅消費電力予測値を再計算する。これにより、翌日の各時刻の全住宅の住宅消費電力を高精度に予測することが可能となる。
Next, in step S013a, for the hot water storage
続いて、ステップS014aで、(10)式を用いて変更後の蓄熱運転開始時刻での乖離度を、ステップS003と同様に再計算する。異なる運転開始時刻の組合せに対してすべて計算したかをステップS015aで判定し、NoであればステップS012aに戻りこの操作を繰り返す。例えば、深夜時間帯の蓄熱運転の開始時刻を、30分間ずつまたは1時間ずつ、前倒ししていき、その都度、乖離度を計算する。 Subsequently, in step S014a, the degree of divergence at the heat storage operation start time after the change is recalculated using equation (10) in the same manner as in step S003. It is determined in step S015a whether or not all calculations have been completed for combinations of different operation start times, and if No, the process returns to step S012a and this operation is repeated. For example, the start time of the heat storage operation in the late-night hours is moved forward by 30 minutes or by 1 hour, and the degree of divergence is calculated each time.
ステップS015aでYesの場合は、例えば蓄熱運転の時刻を前倒しした結果、蓄熱運転開始時刻が、深夜時間帯が始まる23時となるまでのすべてのケースについて計算が完了しており、ステップS016に進み、ステップS014aで計算した中で乖離度が最も小さい場合の蓄熱運転の時刻を、ピークシフト対象の貯湯式給湯機100の変更後の新たな蓄熱運転の時刻として決定する。このように、本実施の形態では、ピークシフト対象の貯湯式給湯機100の蓄熱運転の変更後の時刻として、複数の異なる時刻の組み合わせについて乖離度をそれぞれ計算し、乖離度が最も小さくなる時刻をピークシフト対象の貯湯式給湯機100の蓄熱運転の変更後の時刻として決定する。これにより、集合住宅のピーク消費電力を平準化する上で、より有利になる。
In the case of Yes in step S015a, for example, as a result of bringing forward the heat storage operation time, the calculation is completed for all cases until the start time of the heat storage operation reaches 23:00 when the late-night time zone begins, and the process proceeds to step S016. , the time of the heat storage operation when the deviation is the smallest calculated in step S014a is determined as the new time of the heat storage operation after the hot water storage
ステップS011で、ピークシフト対象の貯湯式給湯機100の7時~17時の給湯熱量が所定値以下であった場合、ステップS017で、7時~17時の集合住宅の消費電力予測値の平均値を計算し、ステップS018で1日あたりの平均消費電力予測値との差が所定値以上と判定した場合、この時間帯は空調などにより消費電力が比較的大きい時間帯と判断する。その場合、深夜時間帯の蓄熱運転時刻を7時から17時の時間帯に変更はせず、ステップS012aに進み、深夜時間帯での蓄熱運転の時刻を変更する。
In step S011, if the amount of hot water supplied by the hot water storage type
一方で、7時~17時の乖離度が所定値以下であれば、昼間の給湯熱量が少なく且つ他の機器の消費電力が少ないため、深夜時間帯の蓄熱運転の一部をこの時間帯に変更可能と判断できる。この場合には、ステップS012bで、深夜時間帯の蓄熱運転の一部を、昼間時間帯である7時~17時の間の時刻に変更し、ステップS013bに進む。ステップS013bで、ピークシフト対象の貯湯式給湯機100について、変更後の新たな蓄熱運転時刻で翌日の各時刻の給湯機消費電力の予測値を再計算して更新する。さらに蓄熱運転時刻が変更されたピークシフト対象の貯湯式給湯機100を含め、翌日の各時刻の全住宅の住宅消費電力予測値を再計算して更新する。
On the other hand, if the degree of divergence from 7:00 to 17:00 is equal to or less than the predetermined value, the amount of hot water supply heat during the daytime is small and the power consumption of other devices is small, so part of the heat storage operation during the late-night time period is performed during this time period. can be determined to be changeable. In this case, in step S012b, part of the heat storage operation during the late night hours is changed to the daytime hours between 7:00 and 17:00, and the process proceeds to step S013b. In step S013b, for the hot water storage
このような昼間時間帯への蓄熱運転の時刻の変更は、(7)式で求めた一日の必要熱量予測値のうち、午前中の給湯熱量予測値に放熱率を加味した熱量を差し引いた熱量を上限として、30分あるいは1時間を最小運転時間として運転時刻を変更する。そしてステップS014bで、1日あたりの乖離度を計算し、ステップS015bに進む。ステップS015bでは、上限熱量以下での昼間時間帯への運転時刻変更の組合せ計算を完了したかを判定し、NoであればステップS012bに戻り、次の組合せで計算を行う。例えば、昼間時間帯に移動する蓄熱運転の時間を徐々に長くしていって、乖離度の計算を繰り返す。ステップS015bでYesであれば、ステップS016に進む。ステップS016で、ステップS014bで計算した中で乖離度が最も小さい場合の蓄熱運転の時刻を、ピークシフト対象の貯湯式給湯機100の新たな蓄熱運転の時刻として決定する。
Such a change in the time of heat storage operation to the daytime zone is obtained by subtracting the amount of heat obtained by adding the heat dissipation rate to the predicted amount of hot water supply heat in the morning, from the predicted amount of heat required for the day obtained by the formula (7). With the amount of heat as the upper limit, the operating time is changed with a minimum operating time of 30 minutes or 1 hour. Then, in step S014b, the degree of divergence per day is calculated, and the process proceeds to step S015b. In step S015b, it is determined whether or not the combination calculation for changing the operation time to the daytime zone at the upper limit heat quantity or less is completed. For example, the duration of the heat storage operation during the daytime is gradually lengthened, and the calculation of the degree of divergence is repeated. If Yes in step S015b, the process proceeds to step S016. In step S016, the time of the heat storage operation when the degree of deviation is the smallest calculated in step S014b is determined as the new heat storage operation time of the storage-
次に、ステップS019で、17時以降の時間帯の第2のピーク時間帯のピークシフト判定を行ったかを判定し、未判定かつステップS018の結果がNoであれば、ステップS012bに戻り、17時以降の夜間の蓄熱運転の時刻を7時~17時の間に変更して同様の操作を行う。ステップS019の結果がNoであれば、運転時刻の変更を終了する。 Next, in step S019, it is determined whether or not the peak shift determination for the second peak time period after 17:00 has been performed. The same operation is performed by changing the time of the heat storage operation at night after 12:00 to 7:00 to 17:00. If the result of step S019 is No, the change of operating time ends.
このような図8のステップS007の処理を、ピークシフト対象に選定する優先順位の高い貯湯式給湯機100から一つずつ順に行っていき、ステップS008で1日あたりの集合住宅消費電力の乖離度が所定値以下かどうかを判定する。ステップS008でYesとなった場合には、ピークシフト計画は完了したと判断する。ステップS008でNoであればステップS007に戻り、次に優先順位が高い貯湯式給湯機100の蓄熱運転の時刻を変更する。
The process of step S007 in FIG. 8 is sequentially performed one by one from the hot water storage type
このように、本実施の形態では、ピークシフト対象の貯湯式給湯機100の蓄熱運転の変更後の時刻に基づいて、乖離度を計算し、乖離度が所定値を超える場合には、次に優先順位が高い他の貯湯式給湯機100をピークシフト対象に追加する。そして、乖離度を再計算し、乖離度が所定値以下になるまで、優先順位に応じて、貯湯式給湯機100をピークシフト対象に追加する。これにより、集合住宅のピーク消費電力を平準化する上で、より有利になる。
As described above, in the present embodiment, the degree of deviation is calculated based on the time after the heat storage operation of the storage-
ステップS008でYesの場合、ステップS009に進み、ピークシフト対象に選定された貯湯式給湯機100の優先度スコアのデータを、最も優先度スコアの低い値に更新し、ピークシフトON/OFFフラグをONに設定し、変更後の蓄熱運転の時刻と優先度スコアとを併せて記憶手段602に保存する。ピークシフトを行った貯湯式給湯機100の次の優先度スコアは低くなるため、特定の住宅にピークシフト運転が偏ることはない。
If Yes in step S008, the process advances to step S009 to update the priority score data of the hot water storage
通信手段601は、各貯湯式給湯機100の給湯機制御装置18に、ピークシフトON/OFFフラグ、蓄熱運転の時刻のデータを送信する。給湯機制御装置18は、受信したピークシフトON/OFFフラグのデータがONであった場合に、翌日の蓄熱運転の時刻を、受信したデータで更新するとともに、翌日になった時点より、リモコン103にピークシフト実施日であることを表示してユーザに報知する。このように、ピークシフト対象に選定された貯湯式給湯機100のユーザーインターフェースによりピークシフトの実施を報知することで、いつもとは異なる時刻に蓄熱運転が行われることを事前にユーザに通知することができる。
The communication means 601 transmits the peak shift ON/OFF flag and the time data of the heat storage operation to the hot
以上説明したように、本実施の形態であれば、集合住宅の複数の貯湯式給湯機100のうち、放熱率が平均放熱率よりも低い貯湯式給湯機100をピークシフト対象に選定し、その選定された貯湯式給湯機100の蓄熱運転の時刻を変更する。このように、放熱率が低い住宅からピークシフトを割り当てることで、ピークシフトに伴う放熱量増加の影響が各住宅に分散して割り当てられるので、特定の住宅の放熱率が増して他の住宅に比べて消費電力が大きくなることがない。それゆえ、複数の住宅の間でユーザの不公平感が発生することなく、ピークシフトによる集合住宅全体での電気料金低減を図ることが可能となる。
As described above, in the present embodiment, among a plurality of hot water storage type
また、上記のとおり、給湯システム制御装置600は、ピークシフト対象に選定されて変更後の時刻で蓄熱運転を実施した貯湯式給湯機100が、次回のピークシフト計画のときに、ピークシフト対象に選定される優先順位が最も低くなるように、当該貯湯式給湯機100の優先度スコアを更新する。これにより、ピークシフトを実施する貯湯式給湯機100が特定の住宅の貯湯式給湯機100に偏ることをより確実に防止できる。
Further, as described above, the hot water
1 圧縮機、 2 水冷媒熱交換器、 3 膨張弁、 4 空気熱交換器、 5 ファン、 6a 循環ポンプ、 6b 追い焚き用ポンプ、 7 切替弁、 8 切替弁、 9 切替弁、 11 貯湯タンク、 11a 高温水取出口、 11b 貯湯口、 11c 中温水戻し口、 11d 低温沸き上げ水戻し口、 11e 取水口、 11f 給水口、 12 風呂用熱交換器、 13a 入水温度センサ、 13b 出湯温度センサ、 13c 外気温度センサ、 13d 吐出温度センサ、 13e 吸込温度センサ、 13f 蒸発温度センサ、 13g 貯湯温度センサ、 13h 貯湯温度センサ、 13i 貯湯温度センサ、 13j 貯湯温度センサ、 13k 給水温度センサ、 13l 一般給湯温度センサ、 13m 風呂給湯温度センサ、 14 ヒートポンプ制御装置、 15 給湯混合部、 15a 給湯用混合弁、 15b 風呂用混合弁、 16a ヒートポンプ往き配管、 16b 配管、 16c 配管、 16d 配管、 16e 配管、 16f 配管、 16g 配管、 16h 配管、 16i 配管、 16j 配管、 16k ヒートポンプ戻り配管、 16l 配管、 16m 配管、 16n 配管、 16o 配管、 17a 一般給湯流量センサ、 17b 風呂給湯流量センサ、 17c 熱源循環流量センサ、 18 給湯機制御装置、 20 冷媒回路、 21 蓄熱回路、 22 追い焚き回路、 23 給水端、 31a,31b,31c 分電盤、 32a,32b,32c,33a,33b,33c 機器、 41 電力変換設備、 42 ネットワーク、 51a,51b,51c 電力計測装置、 100 貯湯式給湯機、 100a,100b,100c 貯湯式給湯機、 101 ヒートポンプユニット、 102 タンクユニット、 103 リモコン、 181 計測手段、 182 記憶手段、 183 演算手段、 184 駆動手段、 185 通信手段、 200a,200b,200c 住宅、 600 給湯システム制御装置、 601 通信手段、 602 記憶手段、 603 予測演算手段、 604 優先度演算手段、 605 給湯機運転時刻変更手段 1 compressor 2 water refrigerant heat exchanger 3 expansion valve 4 air heat exchanger 5 fan 6a circulation pump 6b reheating pump 7 switching valve 8 switching valve 9 switching valve 11 hot water storage tank 11a hot water outlet 11b hot water storage 11c intermediate hot water return 11d low temperature boiled water return 11e water intake 11f water supply 12 bath heat exchanger 13a inlet water temperature sensor 13b outlet hot water temperature sensor 13c Outside air temperature sensor 13d Discharge temperature sensor 13e Suction temperature sensor 13f Evaporation temperature sensor 13g Storage hot water temperature sensor 13h Storage hot water temperature sensor 13i Storage hot water temperature sensor 13j Storage hot water temperature sensor 13k Water supply temperature sensor 13l General hot water supply temperature sensor 13m bath hot water temperature sensor 14 heat pump control device 15 hot water supply mixing unit 15a hot water supply mixing valve 15b bath mixing valve 16a heat pump outgoing pipe 16b pipe 16c pipe 16d pipe 16e pipe 16f pipe 16g pipe , 16h piping, 16i piping, 16j piping, 16k heat pump return piping, 16l piping, 16m piping, 16n piping, 16o piping, 17a general hot water supply flow rate sensor, 17b bath hot water supply flow rate sensor, 17c heat source circulation flow rate sensor, 18 water heater control device , 20 refrigerant circuit, 21 heat storage circuit, 22 reheating circuit, 23 water supply end, 31a, 31b, 31c distribution board, 32a, 32b, 32c, 33a, 33b, 33c equipment, 41 power conversion equipment, 42 network, 51a, 51b, 51c power measuring device 100 storage hot water heater 100a, 100b, 100c storage hot water heater 101 heat pump unit 102 tank unit 103 remote control 181 measuring means 182 storage means 183 computing means 184 driving means 185 communication means 200a, 200b, 200c house 600 hot water supply system control device 601 communication means 602 storage means 603 prediction calculation means 604 priority calculation means 605 water heater operating time change means
Claims (8)
前記制御手段は、
それぞれの前記貯湯式給湯機について、貯湯タンクの蓄熱量と、給湯に利用された熱量である給湯熱量と、前記貯湯式給湯機が水に与えた熱量である加熱熱量とから、前記貯湯タンクの24時間あたりの放熱率を算出し、
前記複数の前記貯湯式給湯機のうち、前記放熱率が、前記複数の前記貯湯式給湯機の前記放熱率の平均値である平均放熱率よりも低い前記貯湯式給湯機をピークシフト対象に選定し、
前記ピークシフト対象の前記貯湯式給湯機の蓄熱運転の時刻を変更する給湯システム。 A hot water supply system comprising control means for controlling a plurality of hot water storage type hot water heaters installed in a plurality of houses,
The control means is
For each of the hot water storage type water heaters, the amount of heat stored in the hot water storage tank, the hot water supply heat amount that is the heat amount used for hot water supply, and the heating heat amount that is the heat amount given to the water by the hot water storage type water heater is calculated. Calculate the heat release rate per 24 hours,
Among the plurality of storage-type hot water heaters, the storage-type water heater having a lower heat radiation rate than an average heat radiation rate of the plurality of storage-type hot water heaters is selected as a peak shift target. death,
A hot water supply system for changing the time of the heat storage operation of the hot water storage type hot water heater subject to the peak shift.
前記制御手段は、前記ピークシフト対象の前記貯湯式給湯機の前記蓄熱運転の変更後の時刻に基づいて、前記乖離度を計算し、前記乖離度が所定値を超える場合には、他の前記貯湯式給湯機を前記ピークシフト対象に追加する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の給湯システム。 The control means calculates a predicted power consumption value for each time of the plurality of houses on the next day, and a difference between the predicted power consumption value for each time and a 24-hour average value of the predicted power consumption values for the plurality of houses. It is possible to calculate the degree of
The control means calculates the degree of deviation based on the time after the change in the heat storage operation of the hot water storage type hot water heater subject to the peak shift, and if the degree of deviation exceeds a predetermined value, the other The hot water supply system according to any one of claims 1 to 3, wherein a hot water storage type hot water heater is added to the peak shift target.
前記制御手段は、前記ピークシフト対象の前記貯湯式給湯機の前記蓄熱運転の変更後の時刻として、複数の異なる時刻の組み合わせについて前記乖離度をそれぞれ計算し、前記乖離度が最も小さくなる時刻を前記ピークシフト対象の前記貯湯式給湯機の前記蓄熱運転の変更後の時刻として決定する請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の給湯システム。 The control means calculates a predicted power consumption value for each time of the plurality of houses on the next day, and a difference between the predicted power consumption value for each time and a 24-hour average value of the predicted power consumption values for the plurality of houses. It is possible to calculate the degree of
The control means calculates the degree of deviation for a combination of a plurality of different times as the time after the change in the heat storage operation of the storage-type hot water heater subject to the peak shift, and determines the time when the degree of deviation becomes the smallest. The hot water supply system according to any one of claims 1 to 4, wherein the time is determined as the time after the heat storage operation of the hot water storage type hot water heater subject to the peak shift is changed.
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