JP5831537B2 - 給湯制御システム - Google Patents
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Description
本発明の実施形態1について説明する。
集合住宅(15)の配電系統(20)について説明する。この配電系統(20)には、受変電設備(21)が設けられている。この配電系統(20)において、受変電設備(21)は、幹線(22)を介して商用電源(10)に接続され、支線(23)を介して各住戸(15a,15b,…)の分電盤(24a,24b,…)に接続される。また、受変電設備(21)は、共用部(16)に設置された電気器具(例えば、廊下の照明器具など)にも接続される。受変電設備(21)は、商用電源(10)から高圧(例えば6600ボルト)の電力を受電し、受電した高圧電力を100ボルト又は200ボルトにまで降圧して各住戸(15a,15b,…)へ供給する。各住戸(15a,15b,…)の分電盤(24a,24b,…)には、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)と、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具(65a,65b,…)(例えば、空調機、冷蔵庫、洗濯機、電磁調理器、照明器具など)が接続される。
本実施形態の給湯制御システム(40)は、集合住宅(15)の外部に設置された中央サーバ(41)と、集合住宅(15)に設置された基幹電力量計(42)及び個別電力量計(43a,43b,…)とを備えている。基幹電力量計(42)は、集合住宅(15)に一つだけ設置されている。一方、個別電力量計(43a,43b,…)は、各住戸(15a,15b,…)に一つずつ設置されている。基幹電力量計(42)と各個別電力量計(43a,43b,…)は、インターネット等の通信回線(30)を介して中央サーバ(41)に接続される。また、各住戸(15a,15b,…)のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)も、通信回線(30)を介して中央サーバ(41)に接続される。
図3に示すように、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)は、蒸気圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路(70)と、貯湯タンク(75)とを備えている。
ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)は、沸き上げ運転を行う。沸き上げ運転中には、圧縮機(71)とポンプ(77)とが作動する。
給湯制御システム(40)の運転制御部(50)が行う制御動作について、図4〜7を適宜参照しながら説明する。
記憶部(51)は、運転制御部(50)が制御動作を行う際に必要な各種のデータを記憶する。
消費電力量予測部(52)は、所定の消費電力量を予測する予測動作を行う。具体的に、消費電力量予測部(52)は、集合住宅(15)に設けられたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具(その他の電気器具(65a,65b,…))の消費電力量の合計値Wo(n)を、現時点から24時間先の時点までの各評価時間帯(30分間)毎に予測する。つまり、例えば現在が0時数分前であったとすると、消費電力量予測部(52)は、翌日の0時から24時を30分毎の評価時間帯に区分し、その各評価時間帯の合計値Wo(n)を予測する。図4は、消費電力量予測部(52)が0時を基点として予測を行った結果を示すグラフである。
y(n)=a(n)×y(n-1)+b(n)×Wom(n)+c(n)×C(n)+N(n) (数式1)
上限電力量決定部(53)は、上限電力量Wuを決定する上限設定動作を行う。この上限電力量決定部(53)の動作は、上述した消費電力量予測部(52)の動作が終了した後に行われる。
沸き上げ台数決定部(54)は、沸き上げ運転を実行させるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の台数を決定する決定動作を行う。この沸き上げ台数決定部(54)の動作は、上述した上限電力量決定部(53)の動作が終了した後に行われる。
蓄熱量算出部(55)は、集合住宅(15)に設けられた各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の蓄熱量を個別に算出する動作(蓄熱量算出動作)を行う。蓄熱量算出部(55)は、各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の貯湯タンク(75)に設けられた温度センサ(80〜85)の計測値を取得し、取得した温度センサ(80〜85)の計測値に基づいて、各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の貯湯タンク(75)に蓄えられた温熱量を算出する。
Q(m)=ρ1c1V1ΔT1+ρ2c2V2ΔT2 (数式2)
沸き上げ対象選定部(56)は、集合住宅(15)に設けられたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)のうち沸き上げ運転を実行させるものを選ぶ動作を行う。この沸き上げ対象選定部(56)の動作は、沸き上げ台数決定部(54)の動作と蓄熱量算出部(55)の動作とが終了した後に行われる。
運転指令部(57)は、集合住宅(15)に設けられたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)のうち沸き上げ対象選定部(56)が沸き上げ運転の対象に選んだものに対し、沸き上げ運転を実行させるための指令信号を出力する。上記の例の場合、運転指令部(57)は、沸き上げ対象選定部(56)が選んだ32台のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)に対して、指令信号を出力する。運転指令部(57)が出力した指令信号は、通信回線(30)を通じて対象となるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)へ送られる。
本実施形態において第2基準時間を2時間に設定した理由を説明する。
本実施形態の運転制御部(50)は、沸き上げ運転を実行させるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を、商用電源(10)から集合住宅(15)への第1基準時間毎の供給電力量Wt(n)が基準電力量以下となるように選定する。また、本実施形態の運転制御部(50)は、第1基準時間よりも長い第2基準時間が経過する毎に選定動作を行う。このため、本実施形態の給湯制御システム(40)の制御対象であるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転は、第2基準時間に亘って継続して行われる。
本発明の実施形態2について説明する。
上記の各実施形態では、第1基準時間を30分としているが、これは単なる一例である。この第1基準時間は、電気料金の算出基準となる消費電力量を測定する時間と同じであるのが望ましい。従って、第1基準時間は、電力会社の料金体系に応じて設定されるべきものである。
15 集合住宅(対象エリア)
40 給湯制御システム
60a,60b ヒートポンプ給湯器
75 貯湯タンク
Claims (3)
- 所定の対象エリア(15)に設置されてそれぞれが貯湯タンク(75)を有する複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を制御する給湯制御システムであって、
商用電源(10)から上記対象エリア(15)への第1基準時間毎の供給電力量が基準電力量以下となるように、上記複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の中から加熱した水を上記貯湯タンク(75)へ供給する沸き上げ運転を実行させるものを選ぶ選定動作を、上記第1基準時間よりも長い第2基準時間が経過する毎に行い、
上記選定動作を行う毎に、該選定動作において選ばれた上記ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)に対して上記沸き上げ運転を指令する一方、
上記ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の上記対象エリア(15)に設置された電気器具(65a,65b,…)の上記第1基準時間毎の消費電力量の予測値である予測電力量を算出する動作を行い、
上記選定動作では、該選定動作の開始から上記第2基準時間が経過するまでにおける上記予測電力量の最大値と上記基準電力量の差に基づいて、上記沸き上げ運転を実行させる上記ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の台数を決定する
ことを特徴とする給湯制御システム。 - 請求項1において、
上記第2基準時間は、上記第1基準時間の倍数である
ことを特徴とする給湯制御システム。 - 請求項1又は2において、
上記各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の上記貯湯タンク(75)の蓄熱量を算出する蓄熱量算出動作を行う一方、
上記選定動作では、上記蓄熱量算出動作によって算出した蓄熱量が少ない順に所定台数の上記ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を、上記沸き上げ運転を実行させるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)とする
ことを特徴とする給湯制御システム。
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