JP5835278B2 - 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〜図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主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、当日の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。
数式1は、過去の“その他の電気器具(65a,65b,…)の消費電力の合計値Wo(n)”を重回帰分析することによって得られた予測式である。数式1のa(n), b(n), c(n)は、各評価時間帯について予め定められた係数である。数式1のC(n)は、日特性(その日の特性)を示す値であり、例えば、“休日の前日”と“休日”と“平日の前日”とでは異なる値となる。数式1のN(n)は、切片である。
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。
沸き上げ台数算出部(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,…)の台数を算出する算出動作を行う。この沸き上げ台数算出部(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。
蓄熱量算出部(55)は、集合住宅(15)に設けられた全てのヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)について、それぞれの貯湯タンク(75)の蓄熱量Q(m)を個別に算出する。
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、沸き上げ台数算出部(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。
運転実行部(58)は、上記沸き上げ台数算出部(54)及び沸き上げ対象選定部(56)で算出されたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ台数及び沸き上げ対象を読み出すと共に、上記記憶部(51)に記憶された高圧電気料金表の従量料金単価を読み出し、これ等の情報に基づいて1日を複数に区分した第2基準時間(2時間)毎の各時間帯で何れのヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転を実行するかを管理し、上記運転指令部(57)を制御して、実際にそれ等の沸き上げ運転を実行する。
上記図9のフローチャートに基づくヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転の各時間帯への割り付けを具体的に説明する。
以上のように、本実施形態では、上限電力量(Wu)と、各第2基準時間(2時間)毎の集合住宅(15)の複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具の最大予測消費電力量y(n)との差電力量ΔWの範囲内で、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転実行台数(Nhp)が各第2基準時間(2時間)毎に算出され、この各第2基準時間(2時間)毎の上げ運転実行台数(Nhp)のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転が、従量料金単価の安い時間帯から優先して割り付けられて実行されるので、図10に示したように従量料金単価の高い重負荷時間の午前10時から午後5時までの時間帯に対しては、給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転が割り付けられ難くなる。従って、例えば図11に示したように、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転を従量料金単価の高い重負荷時間にも割り付ける場合に比して、集合住宅(15)内の複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転に要する合計従量電気料金を安くすることができる。
上記の実施形態では、第1基準時間を30分とし、第2基準時間を2時間としたが、これ等の基準時間は一例であり、種々の時間を採用可能である。また、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具(65a,65b,…)の合計消費電力量の予測値を第1基準時間毎に予測し、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を沸き上げ運転している運転時間を第2基準時間としたが、第1基準時間を第2基準時間(2時間)に統一したり、第2基準時間を第1基準時間(30分)に統一したり、第1及び第2基準時間を他の時間(例えば1時間)に統一しても良い。
15 集合住宅(対象エリア)
40 給湯制御システム
50 運転制御部
51 記憶部
52 消費電力量予測部(予測部)
53 上限電力量決定部
54 沸き上げ台数算出部
55 蓄熱量算出部
56 沸き上げ対象選定部
57 運転司令部
58 運転実行部
60a、60b ヒートポンプ給湯器
75 貯湯タンク
Claims (4)
- 各々が貯湯タンク(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、
上記複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)のうち沸き上げ予定の給湯器の沸き上げ運転を、商用電源(10)から上記複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を含む所定対象エリア(15)への基準時間毎の供給電力量が基準電力量以下となる範囲内で、1日を複数に区分した時間帯毎の電力の従量料金単価の低い時間帯に優先して実行する運転実行部(58)を備え、
上記運転実行部(58)は、
電力の従量料金単価が同じ時間帯では、給湯器の沸き上げ運転が早く実行される側の時間帯を優先させる
ことを特徴とする給湯制御システム。 - 上記請求項1記載の給湯制御システムにおいて、
上記運転実行部(58)は、
沸き上げ予定のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)のうち、貯湯タンクの蓄熱量が少ない給湯器の沸き上げ運転を優先して実行させる
ことを特徴とする給湯制御システム。 - 上記請求項1及び2の何れか1項に記載の給湯制御システムにおいて、
上記所定対象エリア(15)内の複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を除く各基準時間内での供給電力量を予測する予測部(52)を備え、
上記運転実行部(58)は、
各基準時間内では、上記予測部(52)で予測したヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を除く基準時間内での供給電力量と上記基準電力量との差電力量の範囲内で、上記沸き上げ予定のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)のうち一部台数の給湯器の沸き上げ運転を実行する
ことを特徴とする給湯制御システム。 - 上記請求項1〜3の何れか1項に記載の給湯制御システムにおいて、
上記運転実行部(58)は、
予め定めた所定期間毎の電気料金が所定の上限値を超えないように、一部台数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転を実行する
ことを特徴とする給湯制御システム。
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