JP5143238B2 - 運転状態シミュレーション装置及びヒートポンプ式給湯システムの設計方法及びヒートポンプ式給湯システム - Google Patents

運転状態シミュレーション装置及びヒートポンプ式給湯システムの設計方法及びヒートポンプ式給湯システム Download PDF

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Description

この発明は、ヒートポンプの冷凍サイクルによって得た熱量を、熱交換器を用いて水と熱交換することによって水を加温し、加温された温水を給湯設備や温水輻射暖房設備に供給する、ヒートポンプ式給湯システムの設計支援装置に関するものである。
従来から、空調設備が有する多様な空調機器の設計を支援する設計支援装置が存在する。例えば特開２００３−１２０９８２号公報（特許文献１）の設計支援装置は、気温と湿度の気象データと空調負荷との関係から空調負荷パターンを生成し、設計者が作成した空調設備の接続構成と、個々の設備の機器特性とから空調負荷を満たす熱供給パターンをシミュレーションし、熱供給に用いた燃料及び電力使用量と、燃料及び電力料金価格から年間のランニングコストとを計算する。この設計支援装置により、計算結果が設計目標に達しなければ、空調機器の構成を変更しながらシミュレーション操作を繰り返す。これにより、コストが最も安くなる機器の構成を得ることができる。
また、特開２００３−２０７１８９号公報（特許文献２）の設計支援装置では、空調機器の設計要素のうち数値化できるものを設計パラメータとして扱い、最適化アルゴリズムを用いて自動的にパラメータを変化させながらシミュレーションを繰り返すことにより、設計目標の達成可能なパラメータを得ている。
特開２００３−１２０９８２号公報（図１） 特開２００３−２０７１８９号公報（図１）
特許文献１または特許文献２の空調システムの設計支援装置は、空調負荷を満たす熱供給が前提であり、熱供給が不足する設計パラメータは評価値が低く設計候補から除外される。
しかし、給湯タンクへの加温と暖房とを適宜切替えて熱供給を行うヒートポンプ式給湯システムにおいては、給湯タンク加温時の暖房設備への熱供給停止など、一時的に熱量不足が発生する事態は完全には回避できない。熱量不足を補うための補助熱源として、バックアップ用の電気ヒータまたはボイラを設置する場合があるが、熱量不足時に例えば補助熱源として電気ヒータが起動した場合、ヒートポンプに比べて２〜３倍程度の電力を消費することから、システム全体でのＣＯ２排出量が増加する。そのため熱量不足が短時間で温度低下も少ない程度のもの（許容値の範囲内）であれば、補助熱源はできる限り運転しないことが望ましい。
しかしながら、従来の設計支援装置は不足熱量の許容値を評価条件に用いていないので、補助熱源が不足熱量を全て賄うという条件が選ばれることになる。このため、ＣＯ２排出量の多い設計となるという課題があった。
この発明は、不足熱量が許容値内であり、かつＣＯ２排出量の少ない、ヒートポンプ式給湯システムの設計諸元を提示するヒートポンプ式給湯システムの設計支援装置の提供を目的とする。
この発明の運転状態シミュレーション装置は、
ヒートポンプを用いて給湯を行うヒートポンプ式給湯システムの運転状態をシミュレーションする運転状態シミュレーション装置において、
前記ヒートポンプ式給湯システムをシミュレーションするシミュレーション条件が入力される条件入力部と、
予め設定された演算プログラムを前記条件入力部に入力された前記シミュレーション条件に基づいて実行することにより、前記ヒートポンプ式給湯システムの運転状態と前記運転状態における不足熱量とを含むシミュレーション結果情報を生成するシミュレーション実行部と、
前記シミュレーション実行部によって生成された前記シミュレーション結果情報を出力する出力部と
を備えたことを特徴とする。
この発明により、不足熱量が許容値内であり且つＣＯ２排出量の少ないヒートポンプ式給湯システムの設計諸元を提示する設計支援装置を提供できる。
実施の形態１のヒートポンプ式給湯システムの一例を示す図。 実施の形態１の設計支援装置１００のブロック図。 実施の形態１のヒートポンプの外気温度、出湯温度に対するＣＯＰを表す特性データを示す図。 実施の形態１の設計支援装置１００の入力データと出力データとを示す図。 実施の形態１の設備フローの作成画面を示す図。 実施の形態１の演算部７の動作を示すフローチャート。 実施の形態２の制御におけるハンチングを説明する図。 実施の形態３の性能補正プログラム、除霜運転制御プログラムを示す図。 実施の形態４のＣＯ２排出量の上限値を含む演算条件を示す図。 実施の形態５の制御プログラム変換部を示す図。 実施の形態６の設計支援装置１００のハードウェア構成を示す図。 実施の形態６の設計支援装置１００の演算のフローチャート。 実施の形態７の設計支援装置１００の外観の一例を示す図。 実施の形態７の設計支援装置１００のハードウェア構成の一例を示す図。
実施の形態１．
実施の形態１は、ヒートポンプ式給湯システムをシミュレーションする設計支援装置１００（運転状態シミュレーション装置）を説明する。
図１は、ヒートポンプ式給湯システムの一例を示す。図１では、システムコントローラ９０が、給湯タンク２５が設置された筐体内に収納されている例を示した。熱源機であるヒートポンプ２０が冷凍サイクルによって外界から熱を取り込み、ヒートポンプの室外機内部に収めた水熱交換器２８、あるいは室外機の外部に接続された水熱交換器２８を介して水を加温し、温水が配管２１内を流れる。ヒートポンプ２０が故障したり一時的に能力が低下した場合には、補助熱源２２として例えば電気ヒータを用いて更に加温する。温水は、電動弁２３及び循環ポンプ２４の運転状態によって給湯タンク２５または暖房設備のラジエータまたはファンコイルユニット２６と床暖房２７に供給される。なお、給湯設備と暖房設備への熱供給は同時に行われず、電動弁２３によって運転をどちらかに切り替える構成になっている。給湯タンク２５は、直接加熱型であれば、配管２１を流れる温水がそのまま利用され、間接加熱型であれば、給湯タンク２５内で更に熱交換設備を介して加温された温水を利用する。
図２は、ヒートポンプ式給湯システムの設計支援装置１００のブロック図である。設計支援装置１００は、設備データベース１、気象データベース２、建物データベース３、演算プログラムデータベース４、演算条件入力部５（条件入力部）、演算データ作成部６、演算部７、演算結果評価部８（判定部）、演算データ修正部９、演算部７の演算結果を表示する演算結果表示部１０（出力部）を備えている。
設備データベース１は、熱源設備データ１１、暖房設備データ１２、給湯設備データ１３、搬送設備データ１４を含む。演算プログラムデータベース４は、熱源設備演算プログラム４１、暖房設備演算プログラム４２、給湯設備演算プログラム４３、搬送設備演算プログラム４４、制御装置演算プログラム４５を含む。また、熱源設備演算プログラム４１、暖房設備演算プログラム４２、給湯設備演算プログラム４３、搬送設備演算プログラム４４、制御装置演算プログラム４５は、ヒートポンプ式給湯システムの熱源設備、暖房設備、給湯設備、搬送設備、制御装置（システムコントローラ）をシミュレーションするプログラムである。演算部７がこれらのプログラムを実行し、ヒートポンプ式給湯システムの運転状態を含む演算結果（シミュレーション結果情報）を生成する。このシミュレーション結果情報により、入力した演算条件５１（設計諸元）を評価することができる。
設備データベース１、気象データベース２、建物データベース３は、データ格納部１２０に格納されている。データ格納部１２０とは、例えば実施の形態７で後述する磁気ディスク装置である。また、演算プログラムデータベース４と演算部７とは、シミュレーションを実行するシミュレーション実行部１１０を構成する。以下、各部について説明する。
（熱源設備データ１１）
設備データベース１の熱源設備データ１１は、ヒートポンプ２０及び、補助熱源２２であるボイラまたは電気ヒータの、機種毎の構造データあるいは特性データを表す。構造データは、例えば熱交換器のフィンピッチなど物理形状に関するものを表す。特性データは、外気温度に対するＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）などヒートポンプ２０の能力に関するものや、熱交換器熱伝達率などヒートポンプ構成要素の特性に関するものを表す。図３は特性データの一例であり、外気温度及び出湯温度とＣＯＰの関係を表している。この特性データは、カタログ上のデータを用いてもよいし、既納入製品の運転データの収集結果から求めたデータであってもよい。
（暖房設備データ１２）
暖房設備データ１２は、ラジエータ、床暖房及びファンコイルユニットの機種または容量毎の、構造あるいは特性データを表す。例えば床暖房であれば、パネル型やコンクリート埋設型など施工の種類や、配管ピッチなどの物理形状データ及び、工法毎の床面熱伝達率などの特性データを含む。
（給湯設備データ１３）
給湯設備データ１３は、少なくともタンクの形状、サイズあるいはタンクの壁面熱伝達率を含み、タンクの形状は、タンクの内部に温水を流す配管がコイル状に挿入されたコイルｉｎタンク式、タンクの中にもう一つのタンクを設置し、二つのタンクの間に温水を流して、内側タンクの壁面から加温するタンクｉｎタンク方式など、あらかじめ登録された構造から選ぶことができる。その他、タンクの寸法、材質に関するデータを備える。
（搬送設備データ１４）
搬送設備データ１４は、ポンプ、バルブ、配管など搬送経路の設備に関するデータであり、例えばポンプであれば流量、圧力、動力の特性データを表す。
（気象データベース２）
気象データベース２は、主要都市の外気温度データからなり、長くとも１時間間隔で、１年分あるいは数年にわたる気温データを備える。なお、データを利用する場合には、１年分あるいはそれ以上の長期に渡るデータを利用しても、季節毎に代表日のみデータを選んで利用してもよい。
（建物データベース３）
建物データベース３は、壁材、床材などの部屋の構造物種類と、構造物から室外に熱が放出される、熱通過率に関するデータを含むものである。新築と既築では断熱性能が異なるので、建築年次とそれに対応する熱通過率データを持たせてもよい。
（演算プログラムデータベース４）
演算プログラムデータベース４は、熱源設備演算プログラム４１、暖房設備演算プログラム４２、給湯設備演算プログラム４３、搬送設備演算プログラム４４、制御装置演算プログラム４５を含む。
（１）熱源設備演算プログラム４１は、熱源である、ヒートポンプ、ボイラ、電気ヒータ（補助熱源）等の、供給熱量、エネルギー効率、ＣＯＰ等を演算可能である。
（２）暖房設備演算プログラム４２は、ラジエータ、ファンコイルユニット、床暖房等の暖房設備の供給熱量と、部屋から流出する熱量と、供給熱量と流出熱量の差分により変化する室温を演算可能である。
（３）給湯設備演算プログラム４３は、給湯タンクに供給される熱量と、給湯利用及び給水によって出入りする熱量と、タンク壁面より流出する熱量と、それらの熱量の差分によって変化するタンク内部の水温と、を演算可能である。
（４）搬送設備演算プログラム４４は、ポンプ、バルブ、配管などの搬送設備が後段の設備に搬送する熱量を演算する。
（５）制御装置演算プログラム４５は、熱源設備、ポンプ、バルブの運転状態を決める。
（演算条件入力部５）
図４は、設計支援装置１００の入力と出力とを示す図である。演算条件入力部５は、入力として、演算条件５１を入力する。図４は、条件の異なる複数の演算条件５１ａ，５１ｂ，５１ｃ等を入力する場合を示している。複数の演算条件５１ａ，５１ｂ，５１ｃ等を入力する場合は、それぞれの演算条件に対応する後述の演算データ６１ａ，６１ｂ，６１ｃが生成される。
例えば、演算条件５１ａは、
（１）居住地５１１ａ、
（２）住居構成５１２ａ、
（３）給湯暖房システムの設備構成５１３ａ、
（４）各設備の仕様５１４ａ、
（５）給湯使用パターン５１５ａ、
（６）システムコントローラ９０の設定値５１６ａ、
（７）評価期間５１７ａ、
（８）不足熱量の許容値５１８ａ
の各データを含む。演算条件５１ｂ，５１ｃの項目も演算条件５１ａと同じである。
（給湯暖房システムの設備構成５１３）
給湯暖房システムの設備構成５１３は、図５に例示する設備フロー構築画面のフローシート５２上に作成する。まず、あらかじめ登録された設備のアイコン５３をポインティングデバイス５４を用いてポイントする。次に、フローシート５２の任意の位置上でポイントすると、選択したアイコン５３の設備が貼り付けられる。フローシート５２に貼り付けられたアイコンをノードと呼ぶ。次に、二つのノードをポイントすると、配管として表す直線または折線が接続される。二つのノードをつなぐ線を、リンクと呼ぶ。また、接続された二つのノードのうち、計算の上流側を親ノード、下流側を子ノードと呼ぶ。
（設備の仕様５１４）
ノード及びリンクには、パラメータ設定画面を介して設備の仕様５１４を入力することができる。暖房設備のノードにおいては、暖房設備を設置する部屋の広さ、壁の材質、窓の大きさなど、住居の構成に関するデータも入力する。
（給湯使用パターン５１５）
給湯使用パターン５１５は、使用量を直接入力するか、家族構成や、朝のシャワー、料理、夜のお風呂などの項目で典型的な使用量のパターンをデータベースに持たせておき、パターンを選択する形式にしてもよい。
（システムコントローラの設定値５１６）
システムコントローラの設定値５１６は、出湯温度、室温、タンク水温など、後述する制御装置演算プログラム４５で目標値として使われる値を入力する。
（評価期間５１７）
評価期間５１７は、少なくとも１年を設定するが、より長い期間であってもよい。
（不足熱量の許容値５１８）
不足熱量の許容値５１８は、目標値との温度差×時間を単位とする値で与え、後述する演算結果評価部８で、演算結果を残すか棄却するかの判定に用いる。
（演算データ作成部６）
演算データ作成部６は、演算条件入力部５から入力した演算条件５１のうち、居住地データ５１１に一致する都市の気温データを気象データベース２から抽出し、暖房設備のある部屋の住居構成データ５１２に一致する構造材の、熱通過率データを建物データベース３から抽出し、フローシート５２上に作成したノード、リンクの仕様データに対応する設備の機種、構造、特性データを設備データベース１から抽出し、その他の演算条件５１と併せて、演算データ６１を作成する。演算条件が演算条件５１ａ，５１ｂ，５１ｃのように複数入力された場合には、演算データ作成部６は、各演算条件ごとに対応する演算データ６１ａ，６１ｂ，６１ｃ等を作成する。
（演算部７）
演算部７は、図４に示すように、演算データ６１と、演算プログラムデータベース４の各演算プログラムを用いて、
（ａ）熱源設備の運転状態、
（ｂ）熱源設備のＣＯ２排出量、
（ｃ）給湯設備の水温、暖房設備の室温など、負荷側設備の環境状態、
（ｄ）給湯、暖房設備等の負荷側設備における不足熱量の積算値、
を演算する。なお、複数の演算条件５１ａ，５１ｂ，５１ｃ等が入力された場合には、演算部７は、演算条件ごとに演算情報を生成する。
図６は、演算部７の処理を示すフローチャートである。このフローチャートを参照して説明する。演算部７が演算を開始すると、
（１）まず設備の演算順序作成ステップ７１で、演算部７はノード、リンクの接続データから、各設備の演算順序を求める。図１に示すように設備フローはループ状の構成となっているが、木構造のデータを探索する深さ優先探索法を用いて探索の順に演算の順番を割り振っていき、探索未完了の親ノードがあればそのノードを末端ノードとみなすことにより、ループ状の構成であっても木構造と同様に探索を進めることができる。
（２）次に、設備の初期値設定ステップ７２では、演算部７は、演算プログラムデータベース４の各設備の演算プログラムに、演算データ６１から該当設備のデータを抽出して初期値を設定する。
（３）制御装置演算プログラム４５の実行ステップ７３では、演算部７は制御装置演算プログラム４５を実行する。演算部７は制御装置演算プログラム４５を実行することにより、ヒートポンプの出湯温度、給湯タンクの水温、床暖房の室温など、制御対象ノードの制御目標値とするデータ（システムコントローラの設定値５１６）を参照し、演算プログラムに従って、ヒートポンプ、補助熱源、ポンプ、バルブのＯＮ／ＯＦＦ、及び運転能力を求める。
（４）求められた制御結果のうち、ポンプ、バルブの制御結果は、各設備の温水流量を計算するステップ７４にて用いられる。このステップ７４では、流体管路網計算により各設備を流れる温水流量を求める。
（各設備の演算プログラムの実行）
設備の演算プログラムを実行するステップ７５では、演算部７は、ステップ７１で求めた設備の演算順序に従って各設備の演算プログラム４１〜４４を実行する。例えばヒートポンプのノード（熱源設備演算プログラム４１に対応）であれば、図３の特性データを用いてあるいは冷凍サイクル演算を行い、供給熱量、ＣＯ２排出量、ＣＯＰなどのエネルギーに関する演算結果を出力する。負荷側の給湯設備ノード及び暖房設備ノード（暖房設備演算プログラム４２、あるいは給湯設備演算プログラム４３に対応）であれば、例えば次のような演算が実行される。熱伝達の下記（１）式を用いて温水からの供給熱量を求め、下記式（２）から供給熱量によるタンク水温もしくは室温の変化を求める。下記（１）式の熱伝達率は、固定値とせずにヌセルト数から求めてもよい。
Ｑｗ＝ＫＡ（Ｔｗ−ＴＬ） ・・・（１）
ＴＬ’＝ＴＬ＋Ｑｗ／（ＣｐρＶ／Δｔ） ・・・（２）
ここで、
Ｑｗ：温水からの供給熱量（ｋＷ）、
Ｋ：温水と部屋またはタンク内への熱伝達率（ｋＷ／ｍ２）、
Ａ：伝熱面積（ｍ２）、
Ｔｗ：温水温度（℃）、
ＴＬ：室温またはタンク水温（℃）、
Ｃｐ：水または空気の比熱（ｋＪ／ｋｇ・℃）、
ρ：水または空気の密度（ｋｇ／ｍ３）、
Ｖ：部屋またはタンク容積（ｍ３）、
Δｔ：計算刻み（ｓ）、
ＴＬ’：温度変化後の室温またはタンク水温（℃）、
である。
一方、部屋またはタンクから外気へ流出する熱量は、（１）式において熱伝達率を部屋またはタンク内から外気への熱伝達率、温度差を外気と室温またはタンク水温の温度差とすれば求められる。流出する熱量を求め、（２）式で同様に計算すれば、放熱による温度低下が求められる。なお、（１）、（２）式では部屋、給湯タンク内、あるいは暖房設備内、給湯タンクの伝熱部分での温度分布を考慮しなかったが、熱伝導と流体の連成解析により、詳細な温度分布を計算しても良い。
（不足熱量の算出）
不足熱量は、室温またはタンク水温が、制御装置演算プログラム４５の目標値（システムコントローラの設定値５１６）より下回った場合に、温度差×継続時間にて求める。目標値より上回る場合は過剰熱量であり計算しない。
搬送設備演算プログラム４４は、熱源設備と給湯、暖房設備との間で熱を受け渡す演算を行っており、配管からの熱損失がある場合は、配管表面から外気への熱伝達として演算する。
演算部７は、以上の演算を全ての設備について行う。全設備の演算が完了すれば（ステップ７６でＹＥＳ）、次の時間断面に状態を進め、制御装置演算プログラム４５の実行ステップ７３から次の時間断面での演算を行う。時間断面を進めて演算を繰り返し、評価期間分の演算が完了した場合には（ステップ７７でＹＥＳ）、ステップ７８において、演算部７は、熱源設備の評価期間全体でのＣＯ２排出量を集計し、また負荷側設備の不足熱量を集計する。
ステップ７９において、演算部７は、演算結果表示部１０に、
（１）演算条件５１、
（２）熱源設備のＣＯ２排出量、
（３）負荷側設備の不足熱量、
（４）各設備の運転状態、
などをグラフまたは数値または表にて適宜表示させる。
（演算結果評価部８）
所定期間の計算が終了した場合には、演算結果評価部８は、演算回数によって演算を継続するか打ち切るかの判定を行う（ステップ８０）。演算打ち切りの判定には（ステップ８０でＮＯ）、不足熱量及びＣＯ２排出量を加工して評価値を作成して、評価値が閾値より低ければ演算を打ち切るなどの方式（所定の手法の一例）を用いてもよい。また、この演算結果評価部８は、遺伝アルゴリズムやＭＯＰＳＯ（Ｍｕｌｔｉ Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｗａｒｍ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ）などの多目的最適化手法を用いて、現在の演算条件による不足熱量及びＣＯ２排出量がパレート最適解に含まれるか否かを判定し、含まれなければ演算結果を棄却、含まれれば演算条件と演算結果を表、グラフ、数値を用いて演算結果表示部１０に出力する。
あるいは、演算結果評価部８は、所定期間の計算が終了した場合には、演算結果の不足熱量が許容値内の場合にのみ、演算結果と、その演算条件５１とを演算結果表示部１０に表示させてもよい。また演算条件入力部５に演算条件５１ａ，５１ｂ等の複数の演算条件が入力された場合には、演算結果評価部８は、算出された不足熱量が、対応する演算条件に含まれる不足熱量の許容値の範囲内である演算結果のみを演算結果表示部１０に表示させてもよい。
（演算データ修正部９）
演算データ修正部９は、演算を継続する場合に、上に挙げた多目的最適化手法（所定の手法の一例）を用いて演算条件のうち修正するデータとその修正量を演算する、あるいは設備データベース１より別のデータを抽出すること（所定の手法の一例）により、再度演算データ６１を作成する（ステップ８１）。シミュレーション実行部１１０は、演算データ修正部９によって修正された演算データを使用して再び演算結果（シミュレーション結果情報）を生成する。
このような構成にすることで、不足熱量を許容範囲内に維持し、かつＣＯ２排出量の少ないヒートポンプ式給湯システムの設計諸元を得ることができるので、設計者の作業効率を向上できる。
実施の形態２．
図７を参照して実施の形態２を説明する。実施の形態２は制御のハンチング対策に関する。演算結果評価部８の評価値として、過剰熱量と不足熱量の積算値を加えてもよい。熱源設備の容量または能力の制御幅が過大な場合、制御目標値に対し、図７のように運転結果（運転状態）が設定値（システムコントローラの設定値５１６）を上回り、またその直後に下回るハンチングを繰り返すことがある。このようなハンチングの結果、各時間断面でのＣＯ２排出量集計値で評価すると、必ずしも評価の低い結果になるとは限らないが、制御上は適切な状態とはいえない。従って、このようなハンチングの少ない制御設計値を見つけるために、過剰熱量と不足熱量との積算値を用いて、これ（積算値）がより小さい演算条件５１（例えば、演算条件５１ａ〜５１ｃのうち過剰熱量と不足熱量との積算値が最少のもの）を特定するようにしてもよい。熱量過不足の表現方法として、過剰熱量と不足熱量は、それぞれの積算値を足し合わせる以外に、過剰熱量と不足熱量をそれぞれ直交要素とした、過不足熱量ベクトルとして表しても良い。
動作としては、シミュレーション実行部１１０は、ヒートポンプ式給湯システムの不足熱量と過剰熱量とを含む演算結果（シミュレーション結果情報）を生成する。演算結果評価部８（判定部）は、演算結果に含まれる不足熱量と、不足熱量と過剰熱量との積算値（あるいは過不足熱量ベクトル）とに基づいて、前記演算結果を廃棄するか維持するかを判定する。
この構成により、制御のハンチング動作の少ない、ヒートポンプ式給湯システムの設計諸元を得ることができるので、過剰な設備容量あるいは粗い制御幅による設計を防ぐことができる。また、ＣＯ２排出量が少なく、且つ制御のハンチングも少ないヒートポンプ式給湯システムの設計諸元を得ることができる。
実施の形態３．
図８を参照して実施の形態３を説明する。実施の形態３は、除霜運転のシミュレーションを不足熱量の演算に反映する場合を説明する。ヒートポンプ式給湯システムを寒冷地に適用する場合、低温時には室外機の熱交換器に霜が付着し、熱伝達率低下の原因となる。霜が成長すると熱交換器の性能が著しく低下するため、この霜を融解し除去する除霜運転を行う。除霜運転の一例は、室外熱交換器に高温の冷媒が流れるようにヒートポンプの回路を切り替えて運転する方式があり、その高温の冷媒によって霜を融解し除去する。除霜運転時はヒートポンプの冷凍サイクルで得た熱量を、霜の融解に用いているので、給湯、暖房設備に熱を供給することはできない。
この現象を模擬するために、図８に示すように、熱源設備演算プログラム４１は、霜の付きやすい所定の温度範囲において、供給熱量を減少させる、能力補正プログラム４１１を含む。また、制御装置演算プログラム４５は、外気温度または室外機のＣＯＰを監視し、着霜によるヒートポンプの性能低下を予測して除霜運転起動、停止時期を判定する、除霜運転制御プログラム４５１を含む。
図８の構成にすることにより、寒冷地における性能低下具合を的確に把握し、可能な限り熱量不足を防止する制御の設計が可能となる。
図８のように、制御装置演算プログラム４５は、ヒートポンプの室外機の熱交換器に付着した霜を融解除去する除霜運転開始及び停止を指令する除霜運転制御プログラム４５１を備えている。シミュレーション実行部１１０は、除霜運転開始と判定した場合には、ヒートポンプの投入エネルギーは除霜運転に使われたと仮定し、給湯設備と、暖房設備との不足熱量を演算する。この構成により、除霜運転によるヒートポンプのＣＯＰ低下、及び除霜運転時の不足熱量が給湯、暖房設備に与える影響度合いを把握することができる。
以上のように、ヒートポンプ式給湯システムは、ヒートポンプとして熱交換器を有する室外機を備える。シミュレーション実行部１１０によって実行される制御装置演算プログラム４５は、熱交換器に付着した霜を除去する除霜運転をシミュレーションする除霜運転制御プログラム４５１を含む。シミュレーション実行部１１０は、除霜運転がシミュレーションされた場合には、除霜運転の反映された不足熱量を含む演算結果（シミュレーション結果情報）を生成する。
実施の形態４．
図９を参照して実施の形態４を説明する。実施の形態４は、演算条件５１にさらにＣＯ２排出量の上限値を追加する場合を説明する。
設備の能力は、年数が経過すると、熱交換器の汚損、住居の断熱性低下など、導入時の能力から低下する可能性がある。その結果、熱量不足となるか、あるいは熱量不足を回避した結果より多くのＣＯ２を排出する可能性がある。演算条件５１にＣＯ２排出量上限値を追加し、これを演算結果評価部８の評価値に追加し、想定した使用年数内は性能が低下してもＣＯ２排出量が上限値を超えないことを最適解として現在の演算条件を残すための判定条件とする。
演算条件５１は、図９に示すように、設備の利用年数（評価期間５１７）と、ＣＯ２排出量上限値５１９とを含む。演算データ修正部９は、演算データ６１におけるヒートポンプ、暖房設備、給湯設備、建物の特性データを、利用年数に対して例えば演算期間１年分毎（分割期間の例）に低い能力に修正する。演算結果実行部１１０は、修正後の特性データとされた演算データ６１を用いて演算を実行する。演算結果評価部８は、シミュレーション実行部１１０による１年ごとの演算の結果、ＣＯ２排出量が、ＣＯ２排出量の上限値５１９を超えた場合に、その年数を設備更新時期として、シミュレーション結果表示部１０（出力部）に表示（出力）させる。
このような構成にすることにより、想定した使用年数以内に設備更新の必要性を生じることなく運転可能な設備の諸元を得ることができる。すなわち、この構成により、設備の経年劣化によるＣＯ２排出量の増加量を見積もることができ、想定した使用年数内の性能維持が可能な設備の設計諸元を得ることができる。
以上のように、演算条件入力部５に入力される演算条件５１（シミュレーション条件）は、ヒートポンプ式給湯システムに許容される不足熱量の許容値５１８とヒートポンプ式給湯システムに許容される二酸化炭素の排出量の上限値５１９とを含む（図９）。演算データ修正部９は、利用年数（評価期間）を複数に分割した所定の分割期間が経過するごとに演算データ６１に経年劣化を反映して修正する。シミュレーション実行部１１０は、演算データ修正部９によって経年劣化が反映された演算データを各演算プログラム４１〜４５に実行さることにより、評価期間の開始から現在の期間までのヒートポンプ式給湯システムの二酸化炭素の総排出量を算出する。演算結果評価部８（判定部）は、シミュレーション実行部１１０により算出される二酸化炭素の総排出量が二酸化炭素の排出量上限値５１９を超えるかどうかを判定する。演算結果表示部１０は、演算結果評価部８によって二酸化炭素の排出量上限値を超えると判定された場合には、評価期間の開始から二酸化炭素の排出量上限値を超えると判定された分割期間までの合計の期間を出力する。
実施の形態５．
図１０を参照して実施の形態５を説明する。実施の形態５では、設計支援装置１００が、システムコントローラ９０のプログラムを演算部７の実行可能なプログラムに変換可能であり、また、制御装置演算プログラム４５をシステムコントローラ９０の実行可能なプログラム形式に変換する制御プログラム変換部４６（プログラム変換部）を備えた場合を説明する。
制御装置演算プログラム４５は、実際にヒートポンプ式給湯システムのシステムコントローラ９０に組み込まれる制御プログラム４７（図１０）でもよい。ただし、プログラム言語や入出力データのフォーマットを合わせる必要がある。このため、制御プログラム変換部４６が、システムコントローラ９０に組み込まれる制御プログラム４７を制御装置演算プログラム４５相当のプログラムに変換し、演算部７は、変換されたプログラムを制御装置演算プログラム４５として使用する。また、新規に制御装置演算プログラム４５が追加された場合、制御プログラム変換部４６が、新規に追加された制御装置演算プログラム４５を制御プログラム４７に変換する。
このような構成にすることにより、新規に開発したシステムコントローラ９０のプログラムが、ＣＯ２排出量の少ない運転が可能か否か、速やかに検証できるとともに、また設計支援装置１００上で制御装置演算プログラム４５として開発した場合には、機能を検証したのち、速やかにシステムコントローラ９０の実機に搭載可能なプログラムを得ることができる。
以上のように、シミュレーションの対象となるヒートポンプ式給湯システムは、システムを制御するシステムコントローラを備える。そして、シミュレーション実行部１１０によって実行される演算プログラムは、システムコントローラ９０をシミュレーションする制御装置演算プログラム４５を含む。そして、設計支援装置１００は、システムコントローラ９０に組み込まれる制御プログラム４７を制御装置演算プログラム４５に変換可能であると共に、制御装置演算プログラム４５を制御プログラム４７に変換可能な制御プログラム変換部４６を備えている。
実施の形態６．
図１１、図１２を参照して実施の形態６を説明する。実施の形態６では、設計支援装置１００が、シミュレーション実行部１１０による演算結果を電圧と電流とのいずれかの信号に変換してシステムコントローラ９０に出力し、システムコントローラ９０から出力された電圧と電流とのいずれかの制御信号を演算データに変換する信号入出力装置９７を備えた場合を説明する。
図１１に示すヒートポンプ式給湯システムの設計支援装置１００は、「電圧または電流信号入出力装置９７」（以下、信号入出力装置９７という）を備えている。信号入出力装置９７（信号変換部）とシステムコントローラ９０とが接続することにより、設計支援装置１００は、システムコントローラ９０の実機検証を行うことができる。信号入出力装置９７は、システムコントローラ９０が参照するべき演算データを電圧または電流信号に変換してシステムコントローラ９０に入力し、またシステムコントローラ９０の出力である電圧または電流信号（制御信号）は、信号入出力装置９７（信号変換部）を介して演算データ６１に変換される。
このような構成で用いる場合、システムコントローラ９０の実機と接続することから、演算は実時間で行う必要がある。そのためには、設計支援装置１００にはより速い演算能力が必要なので、１台の設計支援装置１００が複数のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を搭載するか、複数の装置をネットワークでつないで並列計算機として構成してもよい。このように設計支援装置は、１つまたは複数のＣＰＵを用いて実時間で演算を実行する。
演算を並列化するためには、図６のステップ７０を、図１２の演算フロー（Ｓ９１〜Ｓ９７）に置き換える。まずステップ９２で全ての設備の全ての式を読み込み、親ノードと子ノード間で受け渡されるデータは変数名が一致していないので、ステップ９３で双方の変数を結びつける関係式を追加する。
そして全てのノードの全ての式を用いてステップ９４で行列方程式を立て、ステップ９５で行列を並列化する。行列方程式を並列化して解く手法は、ＬＵ分解など種々の方式が存在する。行列方程式を並列化した個々の要素は、ステップ９６で複数のＣＰＵに割り当てられ、各ＣＰＵが並列的に演算を行う。演算結果はステップ９７でまとめ、元の各ノードの変数に代入する。これ以降は実施の形態１と同様である。
このような構成にすることにより、設計支援装置１００は実時間で各設備の振る舞いを模擬でき、必要なデータは、電圧または電流入出力装置９７を介してやりとりできるので、システムコントローラ９０の実機検証に用いることができる。
以上のように、ヒートポンプ式給湯システムは、システムを制御すると共に信号を入出力するシステムコントローラを備える。また、設計支援装置１００は、データを入力すると信号に変換すると共に、信号を入力するとデータに変換する信号入出力装置（信号変換部）を備えている。シミュレーション実行部１１０は、少なくとも一つのＣＰＵを用いることにより実時間で演算を実行しながら実行結果の演算データを信号入出力装置９７によって実時間で信号に変換してシステムコントローラ９０に出力すると共に、システムコントローラ９０の出力した信号を信号入出力装置９７から入力し、入力された信号を信号入出力装置９７を用いて演算データに変換し、変換された演算データに基づいて前記少なくとも一つのＣＰＵを用いて演算を実行する。
実施の形態７．
実施の形態７は実施の形態１〜６の設計支援装置１００のハードウェア構成の一例を説明する。
図１３は、コンピュータで実現される設計支援装置１００の外観の一例を示す図である。図１３において、設計支援装置１００は、システムユニット８３０、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ・Ｒａｙ・Ｔｕｂｅ）やＬＣＤ（液晶）の表示画面を有する表示装置８１３、キーボード８１４（Ｋｅｙ・Ｂｏａｒｄ：Ｋ／Ｂ）、マウス８１５、ＦＤＤ８１７（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ・Ｄｉｓｋ・ Ｄｒｉｖｅ）、コンパクトディスク装置８１８（ＣＤＤ：Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、プリンタ装置８１９などのハードウェア資源を備え、これらはケーブルや信号線で接続されている。
図１４は、コンピュータで実現される設計支援装置１００のハードウェア資源の一例を示す図である。図１４において、設計支援装置１００は、プログラムを実行するＣＰＵ８１０を備えている。ＣＰＵ８１０は、バス８２５を介してＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）８１１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）８１２、表示装置８１３、キーボード８１４、マウス８１５、通信ボード８１６、ＦＤＤ８１７、ＣＤＤ８１８、プリンタ装置８１９、磁気ディスク装置８２０と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。磁気ディスク装置８２０の代わりに、光ディスク装置、フラッシュメモリなどの記憶装置でもよい。
ＲＡＭ８１２は、揮発性メモリの一例である。ＲＯＭ８１１、ＦＤＤ８１７、ＣＤＤ８１８、磁気ディスク装置８２０等の記憶媒体は、不揮発性メモリの一例である。これらは、記憶装置あるいは記憶部、格納部、バッファの一例である。通信ボード８１６、キーボード８１４、ＦＤＤ８１７などは、入力部、入力装置の一例である。また、通信ボード８１６、表示装置８１３、プリンタ装置８１９などは、出力部、出力装置の一例である。
通信ボード８１６は、ネットワーク（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ等）に接続されている。通信ボード８１６は、ＬＡＮに限らず、インターネット、ＩＳＤＮ等のＷＡＮ（ワイドエリアネットワーク）などに接続されていても構わない。
磁気ディスク装置８２０には、オペレーティングシステム８２１（ＯＳ）、ウィンドウシステム８２２、プログラム群８２３、ファイル群８２４が記憶されている。プログラム群８２３のプログラムは、ＣＰＵ８１０、オペレーティングシステム８２１、ウィンドウシステム８２２により実行される。
上記プログラム群８２３には、以上に述べた実施の形態の説明において「〜部」として説明した機能を実行するプログラムが記憶されている。また、演算プログラムデータベース４として説明した一連のプログラムが記憶されている。プログラムは、ＣＰＵ８１０により読み出され実行される。
ファイル群８２４には、以上に述べた実施の形態の説明において、「設備データベース１」、「気象データベース２」、「建物データベース３」、あるいは「演算条件５１」、「演算データ６１」、シミュレーション結果情報などとして説明した情報や、「〜の判定結果」、「〜の演算結果」、「〜の抽出結果」、「〜の生成結果」、「〜の処理結果」として説明した情報や、データや信号値や変数値やパラメータなどが、「〜ファイル」や「〜データベース」の各項目として記憶されている。「〜ファイル」や「〜データベース」は、ディスクやメモリなどの記録媒体に記憶される。ディスクやメモリなどの記憶媒体に記憶された情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、読み書き回路を介してＣＰＵ８１０によりメインメモリやキャッシュメモリに読み出され、抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・出力・印刷・表示などのＣＰＵの動作に用いられる。抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・出力・印刷・表示のＣＰＵの動作の間、情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、メインメモリやキャッシュメモリやバッファメモリに一時的に記憶される。
また、以上に述べた実施の形態の説明においては、データや信号値は、ＲＡＭ８１２のメモリ、ＦＤＤ８１７のフレキシブルディスク、ＣＤＤ８１８のコンパクトディスク、磁気ディスク装置８２０の磁気ディスク、その他光ディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ・Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ・Ｄｉｓｋ）等の記録媒体に記録される。また、データや信号は、バス８２５や信号線やケーブルその他の伝送媒体によりオンライン伝送される。
また、以上に述べた実施の形態の説明において、「〜部」として説明したものは、「手段」、「〜回路」、「〜機器」であってもよく、また、「〜ステップ」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。すなわち、「〜部」として説明したものは、ＲＯＭ８１１に記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。或いは、ソフトウェアのみ、或いは、素子・デバイス・基板・配線などのハードウェアのみ、或いは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、さらには、ファームウェアとの組み合わせで実施されても構わない。ファームウェアとソフトウェアは、プログラムとして、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等の記録媒体に記憶される。プログラムはＣＰＵ８１０により読み出され、ＣＰＵ８１０により実行される。すなわち、プログラムは、以上に述べた「〜部」としてコンピュータを機能させるものである。あるいは、以上に述べた「〜部」の手順や方法をコンピュータに実行させるものである。
以上の実施の形態１〜６では、設計支援装置１００を説明したが、設計支援装置１００の動作を、設計支援装置１００が行う設計支援方法（ヒートポンプ式給湯システムの設計方法）として把握することも可能である。また、設計支援方法をコンピュータに実行させる設計支援プログラムとして把握することも可能である。また、設計支援プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として把握することも可能である。
１ 設備データベース、２ 気象データベース、３ 建物データベース、４ 演算プログラムデータベース、５ 演算条件入力部、６ 演算データ作成部、７ 演算部、８ 演算結果評価部、９ 演算データ修正部、１０ 演算結果表示部、１１ 熱源設備データ、１２ 暖房設備データ、１３ 給湯設備データ、１４ 搬送設備データ、２０ ヒートポンプ、２１ 配管、２２ 補助熱源、２３ 電動弁、２４ ポンプ、２５ タンク、２６ ラジエータまたはファンコイルユニット、２７ 床暖房、２８ 水熱交換器、４１ 熱源設備演算プログラム、４２ 暖房設備演算プログラム、４３ 給湯設備演算プログラム、４４ 搬送設備演算プログラム、４５ 制御装置演算プログラム、４６ 制御プログラム変換部、４７ 制御プログラム、５１ 演算条件、５２ フローシート、５３ アイコン、５４ ポインティングデバイス、６１ 演算データ、７０ 各設備の演算プログラム実行ステップ、９０ システムコントローラ、９２ ＣＰＵ、９３ メモリ、９４ ＨＤＤ、９５ ディスプレイ、９６ マウス・キーボード、９７ 電圧又は電流信号入出力装置、９８ 電圧または電流信号、９９ バス、１００ 設計支援装置。

Claims (21)

  1. ヒートポンプを用いて給湯を行うヒートポンプ式給湯システムの運転状態をシミュレーションする運転状態シミュレーション装置において、
    前記ヒートポンプ式給湯システムをシミュレーションするシミュレーション条件が入力される条件入力部と、
    予め設定された演算プログラムを前記条件入力部に入力された前記シミュレーション条件に基づいて実行することにより、前記ヒートポンプ式給湯システムの運転状態と前記運転状態における不足熱量とを含むシミュレーション結果情報を生成するシミュレーション実行部と、
    前記シミュレーション実行部によって生成された前記シミュレーション結果情報を出力する出力部と
    を備えたことを特徴とする運転状態シミュレーション装置。
  2. 前記シミュレーション実行部は、
    前記ヒートポンプ式給湯システムによって排出される二酸化炭素の排出量を含む前記シミュレーション結果情報を生成することを特徴とする請求項１記載の運転状態シミュレーション装置。
  3. 前記条件入力部は、
    複数の前記シミュレーション条件が入力され、
    前記シミュレーション実行部は、
    前記複数のシミュレーション条件ごとに前記シミュレーション結果情報を生成することを特徴とする請求項２記載の運転状態シミュレーション装置。
  4. 前記条件入力部に入力される前記複数のシミュレーション条件は、
    前記ヒートポンプ式給湯システムに対して許容される不足熱量の許容値を含み、
    前記出力部は、
    前記演算プログラムの実行によって算出された前記不足熱量が、算出された前記不足熱量を含む前記シミュレーション結果情報に対応する前記シミュレーション条件に含まれる前記不足熱量の許容値の範囲内である前記シミュレーション結果情報のみを出力することを特徴とする請求項３記載の運転状態シミュレーション装置。
  5. 前記条件入力部に入力される前記シミュレーション条件は、
    前記ヒートポンプ式給湯システムのシミュレーション期間を示す評価期間を含み、
    前記運転状態シミュレーション装置は、さらに、
    前記条件入力部に入力される前記シミュレーション条件に対応するデータを格納するデータ格納部と、
    前記条件入力部に入力された前記シミュレーション条件に合致するデータを前記データ格納部から取得し、取得されたデータと前記シミュレーション条件とから前記演算プログラムによって実行される演算の演算データを作成する演算データ作成部と、
    前記評価期間における前記演算プログラムによる前記演算データを用いた演算が終了した場合には、所定の手法に基づいて、前記演算を継続するか終了するかを判定する判定部と、
    前記判定部によって前記演算を継続すると判定された場合には、前記演算データ作成部によって作成された前記演算データを所定の手法を用いて修正する演算データ修正部と
    を備え、
    前記シミュレーション実行部は、
    前記演算データ修正部によって修正された前記演算データを前記演算プログラムに実行させることを特徴とする請求項２記載の運転状態シミュレーション装置。
  6. 前記シミュレーション実行部は、
    さらに、前記運転状態における前記ヒートポンプ式給湯システムの過剰熱量を含むシミュレーション結果情報を生成し、
    前記判定部は、
    前記シミュレーション結果情報に含まれる前記不足熱量と前記過剰熱量とに基づいて、前記シミュレーション結果情報を廃棄するかどうかを判定することを特徴とする請求項５記載の運転状態シミュレーション装置。
  7. 前記ヒートポンプ式給湯システムは、
    ヒートポンプとして熱交換器を有する室外機を備え、
    前記シミュレーション実行部によって実行される前記演算プログラムは、
    前記熱交換器に付着した霜を除去する除霜運転をシミュレーションする除霜運転制御プログラムを含み、
    前記シミュレーション実行部は、
    前記除霜運転がシミュレーションされた場合には、前記除霜運転の反映された前記不足熱量を含む前記シミュレーション結果情報を生成することを特徴とする請求項２記載の運転状態シミュレーション装置。
  8. 前記条件入力部に入力される前記シミュレーション条件は、
    前記ヒートポンプ式給湯システムに許容される不足熱量の許容値と前記ヒートポンプ式給湯システムに許容される二酸化炭素の排出量上限値とを含み、
    前記演算データ修正部は、
    前記評価期間を複数に分割した所定の分割期間が経過するごとに前記演算データに経年劣化を反映して修正し、
    前記シミュレーション実行部は、
    前記演算データ修正部によって経年劣化が反映された前記演算データを前記演算プログラムに実行させることにより、前記評価期間の開始から現在の分割期間までの前記ヒートポンプ式給湯システムの二酸化炭素の総排出量を算出し、
    前記判定部は、
    前記シミュレーション実行部により算出される前記二酸化炭素の総排出量が前記シミュレーション条件に含まれる二酸化炭素の排出量上限値を超えるかどうかを判定し、
    前記出力部は、
    前記判定部によって前記二酸化炭素の排出量上限値を超えると判定された場合には、前記評価期間の開始から前記二酸化炭素の排出量上限値を超えると判定された前記分割期間までの合計の期間を出力することを特徴とする請求項５記載の運転状態シミュレーション装置。
  9. 前記ヒートポンプ式給湯システムは、
    システムを制御するシステムコントローラを備え、
    前記シミュレーション実行部によって実行される前記演算プログラムは、
    前記システムコントローラをシミュレーションする制御装置演算プログラムを含み、
    前記運転状態シミュレーション装置は、さらに、
    前記システムコントローラに組み込まれる制御プログラムを前記制御装置演算プログラムに変換可能であると共に、前記制御装置演算プログラムを前記制御プログラムに変換可能なプログラム変換部を備えたことを特徴とする請求項２記載の運転状態シミュレーション装置。
  10. 前記ヒートポンプ式給湯システムは、
    システムを制御すると共に信号を入出力するシステムコントローラを備え、
    前記運転状態シミュレーション装置は、さらに、
    データを入力すると信号に変換すると共に、信号を入力するとデータに変換する信号変換部を備え、
    前記シミュレーション実行部は、
    少なくとも一つのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を用いることにより実時間で演算を実行しながら実行結果の演算データを前記信号変換部によって前記実時間で信号に変換して前記システムコントローラに出力すると共に、前記システムコントローラの出力した信号を前記信号変換部から入力し、入力された信号を前記信号変換部を用いて演算データに変換し、変換された演算データに基づいて前記少なくとも一つのＣＰＵを用いて演算を実行することを特徴とする請求項２記載の運転状態シミュレーション装置。
  11. ヒートポンプを用いて給湯を行うヒートポンプ式給湯システムの設計方法において、
    前記ヒートポンプ式給湯システムをシミュレーションするシミュレーション条件を入力する入力ステップと、
    予め設定された演算プログラムを前記シミュレーション条件に基づいて実行することにより、前記ヒートポンプ式給湯システムの運転状態と前記運転状態における不足熱量とを含むシミュレーション結果情報を生成する実行ステップと、
    前記シミュレーション結果情報を出力する出力ステップと
    を備えたことを特徴とするヒートポンプ式給湯システムの設計方法。
  12. 前記シミュレーション結果情報は、
    前記ヒートポンプ式給湯システムによって排出される二酸化炭素の排出量を含むことを特徴とする請求項１１記載のヒートポンプ式給湯システムの設計方法。
  13. 前記実行ステップは、
    複数のシミュレーション条件のそれぞれに対して、前記複数のシミュレーション条件ごとに前記シミュレーション結果情報を生成することを特徴とする請求項１２記載のヒートポンプ式給湯システムの設計方法。
  14. 前記複数のシミュレーション条件は、
    前記ヒートポンプ式給湯システムに対して許容される不足熱量の許容値を含み、
    前記出力ステップは、
    前記不足熱量の許容値の範囲内であるシミュレーション結果情報のみを出力することを特徴とする請求項１３記載のヒートポンプ式給湯システムの設計方法。
  15. 前記シミュレーション条件は、
    前記ヒートポンプ式給湯システムのシミュレーション期間を示す評価期間を含み、
    ヒートポンプ式給湯システムの設計方法は、さらに、
    前記シミュレーション条件に対応するデータを格納する格納ステップと、
    格納されたデータのうち前記シミュレーション条件に合致するデータと前記シミュレーション条件とから前記演算プログラムによって実行される演算データを作成する作成ステップと、
    前記評価期間における前記演算データを用いた前記実行ステップが終了した場合には、所定の手法に基づいて、前記実行ステップを継続するか終了するかを判定する判定ステップと、
    前記実行ステップを継続すると判定された場合には、作成された前記演算データを所定の手法を用いて修正する修正ステップと
    を備え、
    前記実行ステップは、
    修正された前記演算データを前記演算プログラムに使用させることにより前記シミュレーション結果情報を生成することを特徴とする請求項１２記載のヒートポンプ式給湯システムの設計方法。
  16. 前記実行ステップは、
    さらに、前記運転状態における前記ヒートポンプ式給湯システムの過剰熱量を含むシミュレーション結果情報を生成し、
    前記判定ステップは、
    前記シミュレーション結果情報に含まれる前記不足熱量と前記過剰熱量とに基づいて、前記シミュレーション結果情報を廃棄するかどうかを判定することを特徴とする請求項１５記載のヒートポンプ式給湯システムの設計方法。
  17. 前記ヒートポンプ式給湯システムは、
    ヒートポンプとして熱交換器を有する室外機を備え、
    前記実行ステップは、
    前記熱交換器に付着した霜を除去する除霜運転をシミュレーションするステップを含むと共に、
    前記除霜運転がシミュレーションされた場合には、前記除霜運転の反映された前記不足熱量を含む前記シミュレーション結果情報を生成することを特徴とする請求項１２記載のヒートポンプ式給湯システムの設計方法。
  18. 前記シミュレーション条件は、
    前記ヒートポンプ式給湯システムに許容される不足熱量の許容値と前記ヒートポンプ式給湯システムに許容される二酸化炭素の排出量上限値とを含み、
    前記修正ステップは、
    前記評価期間を複数に分割した所定の分割期間が経過するごとに前記演算データに経年劣化を反映して修正し、
    前記実行ステップは、
    経年劣化が反映された前記演算データを用いることにより前記評価期間の開始から現在の分割期間までの前記ヒートポンプ式給湯システムの二酸化炭素の総排出量を算出し、
    前記判定ステップは、
    前記実行ステップによって算出される前記二酸化炭素の総排出量が前記シミュレーション条件に含まれる二酸化炭素の排出量上限値を超えるかどうかを判定し、
    前記出力ステップは、
    前記判定ステップによって二酸化炭素の排出量上限値を超えると判定された場合には、前記評価期間の開始から前記二酸化炭素の排出量上限値を超えると判定された前記分割期間までの合計の期間を出力することを特徴とする請求項１５記載のヒートポンプ式給湯システムの設計方法。
  19. 請求項１１〜請求項１８のいずれかに記載のヒートポンプ式給湯システムの設計方法を用いて設計されたヒートポンプ式給湯システム。
  20. 請求項９記載の運転状態シミュレーション装置を用いて設計された前記システムコントローラを備えたヒートポンプ式給湯システム。
  21. 前記システムコントローラは、
    前記プログラム変換部によって前記制御装置演算プログラムから変換された前記制御プログラムが、組み込まれていることを特徴とする請求項２０記載のヒートポンプ式給湯システム。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106440017A (zh) * 2016-09-09 2017-02-22 黑龙江建筑职业技术学院 供热工程运行调控虚拟仿真实训平台

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3009611A1 (fr) * 2013-08-08 2015-02-13 Ace Sas Installation de chauffage d'un circuit d'eau sanitaire
JP5951142B1 (ja) * 2015-04-01 2016-07-13 三菱電機株式会社 空調システム制御装置
JP6425803B2 (ja) * 2015-04-28 2018-11-21 三菱電機株式会社 熱搬送装置監視装置および方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003120982A (ja) * 2001-10-16 2003-04-23 Hitachi Ltd 空調設備運用システム及び空調設備設計支援システム
JP2003161514A (ja) * 2001-11-27 2003-06-06 Noritz Corp 給湯器システム設計支援装置の動作方法および給湯器システムの生産方法
JP2003207189A (ja) * 2002-01-18 2003-07-25 Foundation For The Promotion Of Industrial Science 室内温熱環境設計システム及びその方法
JP2004310456A (ja) * 2003-04-07 2004-11-04 Toho Gas Co Ltd 設備設計支援システムおよび設備設計支援装置
JP2007011919A (ja) * 2005-07-04 2007-01-18 Mitsubishi Electric Building Techno Service Co Ltd 機器の運用評価情報提供装置
JP2007032880A (ja) * 2005-07-22 2007-02-08 Chofu Seisakusho Co Ltd 貯湯式電気給湯器の運転計画作成装置及び運転計画作成方法
JP2007040613A (ja) * 2005-08-03 2007-02-15 National Institute Of Advanced Industrial & Technology エネルギ需給バランス調整システム、エネルギ需給バランス調整方法、制御装置及びコンピュータプログラム

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003120982A (ja) * 2001-10-16 2003-04-23 Hitachi Ltd 空調設備運用システム及び空調設備設計支援システム
JP2003161514A (ja) * 2001-11-27 2003-06-06 Noritz Corp 給湯器システム設計支援装置の動作方法および給湯器システムの生産方法
JP2003207189A (ja) * 2002-01-18 2003-07-25 Foundation For The Promotion Of Industrial Science 室内温熱環境設計システム及びその方法
JP2004310456A (ja) * 2003-04-07 2004-11-04 Toho Gas Co Ltd 設備設計支援システムおよび設備設計支援装置
JP2007011919A (ja) * 2005-07-04 2007-01-18 Mitsubishi Electric Building Techno Service Co Ltd 機器の運用評価情報提供装置
JP2007032880A (ja) * 2005-07-22 2007-02-08 Chofu Seisakusho Co Ltd 貯湯式電気給湯器の運転計画作成装置及び運転計画作成方法
JP2007040613A (ja) * 2005-08-03 2007-02-15 National Institute Of Advanced Industrial & Technology エネルギ需給バランス調整システム、エネルギ需給バランス調整方法、制御装置及びコンピュータプログラム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106440017A (zh) * 2016-09-09 2017-02-22 黑龙江建筑职业技术学院 供热工程运行调控虚拟仿真实训平台
CN106440017B (zh) * 2016-09-09 2019-04-30 黑龙江建筑职业技术学院 供热工程运行调控虚拟仿真实训平台

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