JP4410132B2 - 熱源装置 - Google Patents
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Description
カランを開状態にした直後は、まず、給湯配管内の湯が最初に出るが、この給湯配管内の湯は、時間経過と共に外部へ放熱して温度が低下する。そのため、給湯システムの使用を長時間中断した後に出湯する場合には、最初に、給湯配管内の冷めた湯が出湯され、所望の温度の湯が出湯されるまで時間がかかってしまう。
さらに、電気や熱の使用を予測して、この予想に基づいて熱源の運転を制御し、熱源の発電や発熱によってできた電気や熱の利用率を高め、より省エネルギーとなるようにしている。
このような構造にした場合、即出湯状態としている間、暖房回路が作動する。そのため、暖房を用いた場合、即出湯状態としている場合、いずれの場合にも暖房回路が作動する。
そして、暖房を使用している間は、熱源で発生した熱がすぐに使用されるので、最低使用電力E0を小さい値に変更することにより、より省エネルギーとなるように熱源を運転することができる。
そして、熱源装置1は、熱系システム8に設けられるものであり、熱系システム8には熱エネルギー使用装置(熱負荷)18が設けられて、熱源16で発生した熱は熱エネルギー使用装置18で使用される。
なお、熱供給部69から供給される熱を用いて、風呂部20の湯の加熱を可能にして、追い焚きを行うようにする構成とすることができる。
熱源16は、発電及び発熱ができればどのような装置を用いても良いが、燃料電池やガスエンジンを用いることができる。また、熱源16の運転は、熱源制御部71によって制御されながら運転される。
熱源装置1には1次循環回路31、2次循環回路32、暖房回路33が設けられている。
1次循環回路31は循環流路であり、第1熱交換器35、第2熱交換器36及びポンプP1が設けられており、1次循環回路31内には水や不凍液などの熱媒体が充填されている。そして、1次循環回路31内の熱媒体を用いて熱源16であるガスエンジンの熱を、2次循環回路32や暖房回路33に伝達することができる。すなわち、第1熱交換器35により、1次循環回路31内の熱媒体と2次循環回路32内の熱媒体との間で熱交換が可能となっており、第2熱交換器36により、1次循環回路31内の熱媒体と暖房回路33内の熱媒体との間で熱交換が可能となっている。そして、熱源16の熱は、2次循環回路32へは第1熱交換器35を介して伝達され、暖房回路33へは第2熱交換器36を介して伝達される。また、1次循環回路31内の熱媒体はポンプP1によって循環させることができ、ポンプP1が作動させることにより、熱源16で発生した熱を2次循環回路32や暖房回路33へ供給することができる。
2次循環回路32は循環流路であり、2次循環回路32には第1熱交換器35、第3熱交換器37、補助熱源38及びポンプP2が設けられている。第3熱交換器37により、2次循環回路32内の熱媒体と暖房回路33内の熱媒体との間で熱交換が可能となっており、2次循環回路32の熱を暖房回路33に伝達することができる。補助熱源38は1次循環回路31側からの熱の供給が不十分なときなどに2次循環回路32に熱を供給するものであり、ガスバーナなどが用いられている。この2次循環回路32が使用される場合にはポンプP2が作動し、2次循環回路32内の水を循環させ熱を移動させることができる。
また、後述するように、2次循環回路32の湯は、貯留部給湯管42を通じて貯留部17に貯留することもできる。
また、上水道などから給水をすることができる給水管41と、2次循環回路32や貯留部17から、湯を出湯することができる出湯管43とが設けられている。そして、本実施形態においては出湯管43が湯供給部70として機能する。また出湯管43にはバルブV1が設けられており、バルブV1を開くことにより出湯が可能な状態となる。
また、出湯管43はバルブV2を介して2次循環回路32に接続されており、バルブV2を開くことにより2次循環回路32の湯を出湯管43側に供給して、さらに、出湯することができる。また、貯留部17の頂部と出湯管43とが貯留部給湯管42を介して接続されており、貯留部17の湯を出湯することができる。
また、保温配管45の内の湯の保温を行って即出湯状態とするかどうかは、使用者が選択することができ、使用者が必要なときにだけ、即出湯状態とすることができる。具体的には、使用者が図示しないリモコンを操作する。
また、即出湯ユニット67には、図示しないポンプが設けられて循環流路46の湯を循環させることができる。そして、即出湯状態の場合に、このポンプによって循環流路46の湯を循環させ、循環流路46の湯の全体を保温する。
熱源制御部71は、図1に示されるように、消費熱量確認手段10、基準値更新手段11、基準値記憶手段12、運転計画作成手段13、使用電力確認手段14、電力比較手段14a及び暖房予測手段15を有している。
本実施形態では、基準予測値Wは基準周期だけ前の基準予測値Wを繰り返し用いられ、必要に応じて更新される。ここで、基準周期は任意であるが本発明の実施形態では1週間である。
さらに、基準予測値Wは1日で24個のデータを有し、各時間毎にデータが設けられている。そして、消費熱量確認手段10によって確認される消費熱量Qは、基準予測値Wの単位期間に対応しており、1時間毎に消費される熱量を確認することができる。
基準予測値Wは、一定の条件を満たす場合には、曜日及び時間が対応する消費熱量Qの値に基準予測値Wを更新してもよい。かかる場合には、基準予測値Wを過去の同じ曜日の同時間の消費熱量Qに近い値とすることができる。なお、熱系システム8を使用し始めは、基準周期だけ前の基準予測値Wの代わりに初期値Sが用いられる。
なお、一日の基準となる時間は、午前0時でなくてもよく、午前3時など別の時間を基準とすることができる。
使用電力Eが発電量よりも大きい場合には、発電された電気が全て消費され、使用電力Eが発電量よりも小さい場合には、使用電力Eの分だけ発電された電気が消費される。なお、使用電力Eが発電量よりも小さく、発電された電力が余る場合にはヒータ等を用いて貯留部17に熱として貯められる。
そして、熱源制御部71では、電力比較手段14aによって比較した結果、使用電力確認手段14にされた使用電力Eが最低使用電力E0よりも小さい場合には、使用電力不足停止モードとなって、熱源16を停止させるように制御が行われる。すなわち、運転計画作成手段13で作成された運転計画では熱源16を運転させることとなっている場合であっても、使用電力不足停止モードとなると熱源16を停止させるように制御される。
但し、使用電力不足停止モードとなっていても、上記した手動運転時間帯の場合には熱源16を運転するように制御される。熱源制御部71では、このように制御されるので、使用者が熱を優先的に使用したい場合には、手動入力で手動運転時間帯として、熱源16を運転させることができる。
また、貯留部17に貯留されている熱が小さく、今後の予定に熱の使用量が大きい場合には熱源16を運転させて、貯留部17に熱を貯留するほうが有利であり、このような場合には最低使用電力E0を小さくし、使用電力Eが小さい場合でも熱源16が運転するように制御される。
この場合、最低使用電力E0を変える(小さくする)かどうかを判断する場合には、暖房回路33が使用され、かつ、その使用が保温用熱供給回路56のみの使用でないかどうかを確認すればよい。
また、暖房予測手段15では、暖房回路33が使用されていても、その使用が保温用熱供給回路56のみの使用の場合には、使用実績にカウントしない。これは、保温用熱供給回路56のみの使用の場合には、暖房部21が使用される場合に比べて使用される熱量が小さく、この場合を暖房の使用として予測すると、熱源16が運転状態となるにもかかわらず、熱源16の熱が使用されずに余ってしまい、かえって省エネルギーとならなくなる場合があるからである。
図3に示すように、まず、暖房回路33が使用されているかどうかを判断する(STEP1)。そして、暖房回路33が使用されている場合、暖房要求のあった系統が1系統だけなのか、複数の系統なのかどうなのか確認する(STEP2)。そして、複数の系統で使用されている場合、保温用熱供給回路56以外に、必ず暖房部21が使用されているので、STEP5に進み、最低使用電力E0を小さい値に変更し、暖房使用時間のカウントを行う。
一方、保温用熱供給回路56の使用が確認された場合には、最低使用電力E0を変更せず、そのままの値が用いられる(STEP4)。
なお、保温用熱供給回路56が使用されているかどうかの確認は、使用者が即出湯状態とするために操作するスイッチにより検知したり、即出湯状態である場合に検知するセンサーなどによって行うことができる。
まず、運転計画作成手段13によって運転計画が作成される(STEP11)。この運転計画は、熱源16を、いつ、どれくらい運転するかについての計画であり、計画熱量値Ty(基準予測値W)に基づいて作成されるものである。そして、熱源16はその運転計画に従って運転され、運転計画によって、熱源16を運転する時間帯か停止する時間帯かが判断される。
この最低使用電力E0は、上記したように、暖房部21が使用されている場合には、最低使用電力E0を小さい値に変更する。また、現時点よりも後に熱量を使用する場合であって、その熱量を使用する時間帯が現時点に近いほど最低使用電力E0を小さい値に変更し、後に熱量を使用する場合には使用電力Eが小さくても熱源16の運転が行われるように制御される。
そして、熱源装置1の熱源16の運転は、運転計画作成手段13によって作成された運転計画により運転される。この運転計画は、基準予測値Wに基づいて作成される。なお、基準予測値Wは、基準値更新手段11により一定の条件で更新される。
運転計画作成手段13によって運転計画を作成するが、基準予測値Wを基準として算出される。運転計画は、各時間の計画熱量値Tyの消費熱量を供給することができるように、計画的に熱源16を作動させ、必要に応じて熱を貯留部17に蓄えておく。
そして、使用電力不足停止モードとするかどうかの判断基準となる最低使用電力E0は、将来の熱の使用量に対して貯留部17に貯留される熱量や暖房部21の使用の有無によって小さい値に変更され、総合的に省エネルギーとなるように熱源16が運転される。
13 運転計画作成手段
14 使用電力確認手段
14a 電力比較手段
15 暖房予測手段
16 熱源
45 保温配管
46 循環流路
69 熱供給部
70 湯供給部
E 使用電力
E0 最低使用電力
Claims (3)
- 発熱及び発電が可能な熱源と、発熱によって発生した熱を熱媒体を用いて熱を供給することが可能な熱供給部と、発熱によって発生した熱を湯として供給する湯供給部と、前記熱源の制御を行う熱源制御部とを有し、
前記熱供給部によって供給される熱は外部の熱負荷で放熱することができ、前記湯供給部には保温配管が取り付けられて、前記湯は前記保温配管を通じて出湯されるものであって、保温配管内の湯を熱供給部から供給される熱を用いて保温することができるものであり、前記熱源制御部は熱及び電気の少なくとも一方の使用量を予測して熱源を制御するものであって、外部の装置で使用される使用電力を確認することができる使用電力確認手段を有し、前記使用電力が一定の値である最低使用電力を超えないと熱源を停止状態となるように制御されるものであり、
外部の熱負荷で放熱することにより熱供給部を使用した場合には最低使用電力の値を小さくし、外部の熱負荷で放熱することなく、保温配管内の湯の保温にのみ熱供給部を使用した場合には、最低使用電力の値を変更しないものであることを特徴とする熱源装置。 - 発熱及び発電が可能な熱源と、発熱によって発生した熱を熱媒体を用いて熱を供給することが可能な熱供給部と、発熱によって発生した熱を湯として供給する湯供給部と、前記熱源の制御を行う熱源制御部とを有し、
前記熱供給部によって供給される熱は外部の熱負荷で放熱することができ、前記湯供給部には保温配管が取り付けられて、前記湯は前記保温配管を通じて出湯されるものであって、保温配管内の湯を熱供給部から供給される熱を用いて保温することができるものであり、前記熱源制御部には暖房予測手段が設けられ、前記暖房予測手段は熱供給部の使用実績から熱供給部の使用を予測して熱源の運転を制御するものであって、保温配管内の湯の保温にのみ熱供給部を用いた場合には、熱供給部の使用実績として反映させないで予測するものであることを特徴とする熱源装置。 - 保温配管には循環流路が設けられ、前記循環流路の湯を循環させながら保温配管内の湯の保温が行われることを特徴とする請求項1又は2に記載の熱源装置。
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