JP5812043B2 - 貯湯式給湯システム - Google Patents
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≪機器構成≫
図1は、本発明の実施の形態1の貯湯式給湯システムを示す構成図である。図1に示すように、本実施の形態1の貯湯式給湯システム1は、集中コントローラ7と、複数の貯湯式給湯機8とを備えている。複数の貯湯式給湯機8は、例えば集合住宅等の施設の各世帯に1台ずつ設けられたものである。図2は、本実施の形態1の貯湯式給湯システム1が備える貯湯式給湯機8の構成図である。貯湯式給湯システム1が備える複数の貯湯式給湯機8は、ほぼ同様の構成であるため、そのうちの一つの貯湯式給湯機8について代表して説明する。
まず、各貯湯式給湯機8の基本的な運転動作を説明する。
タンク10の下部から、給水配管302を通じて低温の水を注入して溜める。タンク10の下部から溜められた低温の水は、沸き上げポンプ31によって沸き上げ往き配管301aに引き込まれ、加熱手段20に導かれる。加熱手段20は、導かれた低温の水を加熱して、高温水に沸き上げる。沸き上げられた高温水は、沸き上げ戻り配管301bを通じてタンク10の上部から流入し、溜められる。
タンク10の上部から溜められた高温水は、湯が使用される需要端側の要求に応じて、高温導出配管303から流出し、湯栓温調弁41に導かれる。湯栓温調弁41は、給水配管302から分岐させた温調配管304を通じて低温水を導き、タンク10から導いた高温水と混合させ、湯栓配管305を通じて蛇口やシャワー、あるいは浴槽6などの需要端側へ供給する。
タンク10に溜められた高温水は、ユーザーの操作により強制的に、あるいは、浴槽戻り温度センサ506によって定期的に検出される浴槽温度が目標温度よりも所定量以上小さくなった時に自動的に、追焚き運転によって浴槽温度を上昇させるために、追焚き往き配管307aを通って、追焚き熱交換器5に導かれる。また、このタイミングと概ね同時に、浴槽6に溜められた浴槽水は、浴槽戻り配管306bを通って、追焚き熱交換器5に導かれる。追焚き熱交換器5で浴槽水へ熱を与えて温度の低下したタンク10からの湯は、追焚き戻り配管307bを通ってタンク10に戻る。また、追焚き熱交換器5で熱を受け取って温度の上昇した浴槽水は、浴槽往き配管306aを通って浴槽6に戻る。次いで、ユーザーの操作により強制的に、あるいは、浴槽戻り温度センサ506によって検出される浴槽温度が目標温度よりも所定量以上大きくなったときに自動的に、追焚き運転が終了する。
次に、各貯湯式給湯機8において一般的に行われる沸き上げ運転を説明する。
[深夜沸き上げ運転]
貯湯式給湯システム1が備える各貯湯式給湯機8は、深夜時間帯の安価な電気料金を活用するため、あるいは、各世帯の起床後の負荷発生に対応するため、深夜時間帯に沸き上げ運転を行う。図4は、深夜時間帯の沸き上げ運転の概要を説明する図である。深夜時間帯の沸き上げ運転は、想定される一日の負荷の全量を蓄熱するように実施しても良いし、省エネルギーとのバランスを考慮して一日の負荷の8割程度を蓄熱するように実施しても良いし、例えば65℃〜70℃といった低めの温度にタンク10の全量を沸き上げても良い。あるいは、電気料金が一日中一律となる契約の場合などには、省エネルギーを最優先して、湯切れ回避可能な最低限の蓄熱量としても良い。
想定される一日の負荷の全量を深夜沸き上げ運転にて蓄熱しない場合、集中的な負荷に対して湯切れを回避するために、追加沸き上げ運転が必要になる場合がある。追加沸き上げ運転は、現在の蓄熱量が、必要熱量予測手段104の予測する必要な蓄熱量を下回る時に、沸き上げ運転を開始する方法がある。あるいは、負荷の量およびタイミングを予測し、加熱手段20の加熱能力を考慮し、湯切れの無いタイミングで沸き上げ運転を開始する方法もある。
深夜沸き上げ運転と追加沸き上げ運転とによって、一日の負荷に足りるだけの蓄熱を行った後は、理想的には沸き上げ運転を行わなくても湯切れとはならない。しかしながら、想定以上のユーザーの負荷変動に対応するため、最低蓄熱量(例えば、42℃換算で50Lに相当する蓄熱量)を維持するように沸き上げ運転を行う。例えば、蓄熱量が最低蓄熱量以下になった場合に沸き上げ運転を開始し、蓄熱量が最低蓄熱量以上まで回復したら、沸き上げ運転を終了するような運転方法がある。
以下に、本実施の形態1の特徴的な動作について説明する。本実施の形態1の貯湯式給湯システム1は、世帯数Nallの集合住宅の各世帯に1台ずつ設置された貯湯式給湯機8、すなわち、全台数Nallの貯湯式給湯機8を備える。本実施の形態1では、例えば入浴が行われる時間帯のように、貯湯式給湯機8において負荷が集中して発生する時間帯を集中負荷時間帯として予め設定しておく。以下の説明では、17時〜23時が集中負荷時間帯として設定されるものとする。このような本実施の形態1の貯湯式給湯システム1に対し、集中負荷時間帯において、全台数Nallの貯湯式給湯機8が消費する合計の電力を、予め設定された許容合計電力Wub以下に抑制することが要求されるものとする。本実施の形態1の貯湯式給湯システム1は、入浴時に減少する蓄熱量を回復する追加沸き上げ運転を実施する貯湯式給湯機8が多数集中しやすい時間帯において、湯切れ回避と合計電力抑制を両立して実現する制約条件の下で、貯湯式給湯システム1全体の省エネルギーを向上することを目的としている。
集中コントローラ7は、集中負荷時間帯に沸き上げ運転を同時に実施可能な貯湯式給湯機8の台数Nubを求める。この台数Nubを「許容同時運転台数Nub」と称する。許容同時運転台数Nubは、例えば、貯湯式給湯機8一台当たりの平均的な消費電力Wiの値で許容合計電力Wubを除算して求められる。平均的な消費電力Wiの値は、各貯湯式給湯機8の情報を事前に専門業者が手動で集中コントローラ7に入力しても良いし、あるいは、集中コントローラ7が各貯湯式給湯機8の個別制御手段100と通信することにより取得しても良い。あるいは、集中コントローラ7から各貯湯式給湯機8の個別制御手段100に対し、消費電力がWiとなるように制御命令を出しても良い。また、各貯湯式給湯機8の消費電力Wiの推定においては、代表的な定格条件における値を用いても良いし、当日の外気温度、給水温度、タンク10の貯湯状態、加熱手段20による沸き上げ温度、等に基づいて推定しても良い。
以上説明したように、本実施の形態1によれば、複数の貯湯式給湯機8が設置される集合住宅等の施設において、集中負荷時間帯に、各貯湯式給湯機8で湯切れを回避しつつ、全体の貯湯式給湯機8が消費する合計電力を確実に抑制することができる。また、全体の貯湯式給湯機8のうち、集中負荷時間帯の負荷が大きい世帯の貯湯式給湯機8を集中負荷蓄熱困難機に選定し、集中負荷時間帯における沸き上げ運転を許容する。このため、集中負荷蓄熱困難機に選定された、集中負荷時間帯の負荷が大きい貯湯式給湯機8においては、集中負荷時間帯の負荷に対応する大きな蓄熱量を集中負荷時間帯の前にタンク10に確保しておく必要がない。よって、タンク10からの放熱ロスを削減するとともに、加熱手段20による沸き上げ温度を低下させることが可能となるので、貯湯式給湯システム1全体としての省エネルギーを向上することができる。
次に、図6を参照して、本発明の実施の形態2について説明するが、上述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。本発明の実施の形態2の貯湯式給湯システム1のハードウェア構成は、図1乃至図3に示す実施の形態1の構成と同様であり、説明を省略する。図6は、本実施の形態2の貯湯式給湯システム1が備える貯湯式給湯機における追加沸き上げ運転の概要を説明する図である。
Claims (8)
- 複数の貯湯式給湯機と、
予め設定された集中負荷時間帯の負荷をまかなう蓄熱量を確保することの難易度を各々の前記貯湯式給湯機について評価する評価手段と、
前記複数の前記貯湯式給湯機の前記難易度を比較し、前記複数の前記貯湯式給湯機を、前記難易度の低いグループと、前記難易度の高いグループとに分ける選定手段と、
前記難易度の低いグループに分けられた前記貯湯式給湯機の各々において、前記集中負荷時間帯の負荷をまかなう蓄熱量を前記集中負荷時間帯の開始時までに確保するように沸き上げ運転を行う制御手段と、
を備える貯湯式給湯システム。 - 前記選定手段は、前記集中負荷時間帯に前記複数の前記貯湯式給湯機が消費することを許容される合計の電力である許容合計電力の値と、前記貯湯式給湯機の一台当たりの消費電力の値とに基づいて、前記難易度の高いグループに分ける前記貯湯式給湯機の台数を決定する請求項1記載の貯湯式給湯システム。
- 前記難易度の高いグループに分けられた前記貯湯式給湯機の各々は、前記集中負荷時間帯の開始時の蓄熱量を、前記集中負荷時間帯の負荷をまかなう蓄熱量に比べて低くし、前記集中負荷時間帯に沸き上げ運転を行う請求項1または2記載の貯湯式給湯システム。
- 各々の前記貯湯式給湯機において過去の前記集中負荷時間帯に発生した負荷である集中負荷の実績値を学習する手段を備え、
前記評価手段は、各々の前記貯湯式給湯機の前記難易度の評価において、当該貯湯式給湯機の前記学習された集中負荷の実績値が大きいほど前記難易度を高く評価する請求項1乃至3の何れか1項記載の貯湯式給湯システム。 - 前記評価手段は、各々の前記貯湯式給湯機の前記難易度の評価において、当該貯湯式給湯機を使用する世帯の人数が多いほど前記難易度を高く評価する請求項1乃至4の何れか1項記載の貯湯式給湯システム。
- 前記評価手段は、各々の前記貯湯式給湯機の前記難易度の評価において、当該貯湯式給湯機を使用する世帯の浴槽のサイズが大きいほど前記難易度を高く評価する請求項1乃至5の何れか1項記載の貯湯式給湯システム。
- 前記評価手段は、各々の前記貯湯式給湯機の前記難易度の評価において、当該貯湯式給湯機のタンク容量が小さいほど前記難易度を高く評価する請求項1乃至6の何れか1項記載の貯湯式給湯システム。
- 前記貯湯式給湯機は、蓄熱量が異なる複数の沸き上げ制御モードのうちから一つをユーザーが選択可能に構成され、
前記評価手段は、各々の前記貯湯式給湯機の前記難易度の評価において、蓄熱量を多めにする前記沸き上げ制御モードが選択されている場合には蓄熱量を少なめにする前記沸き上げ制御モードが選択されている場合に比べて前記難易度を高く評価する請求項1乃至7の何れか1項記載の貯湯式給湯システム。
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