JP6171907B2 - 空調給湯システム - Google Patents
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Description
また、本発明に係る空調給湯システムは、給湯に用いる温水を生成する給湯熱源機と空調運転に用いる冷媒を加熱及び冷却する機能及び空調運転時に排熱により排熱温水を生成する機能を有する空調熱源機とが一体化されたものであり、冷媒を加熱する加熱運転と冷媒を冷却する冷却運転と冷媒の加熱及び冷却を同時に行う排熱回収運転とを実行可能なヒートポンプを備え、且つ水を加熱する機能を備えてなる複合型熱源機と、複合型熱源機から供給される冷媒を用いて空調運転を行う空調室内機と、複合型熱源機により生成した給湯に用いる温水を貯留する高温タンクと、複合型熱源機により空調運転時に生成した排熱温水を貯留する中温タンクと、高温タンク及び中温タンクに貯留した温水を給湯先に供給する給湯回路と、空調室内機が設置された地域の気象情報と空調室内機が設置された家屋に存在する人の生活パターンに関する情報のうち少なくとも一方の情報を含む負荷予測情報を取得する情報取得手段と、夜間に給湯熱源機を駆動して高温タンクに温水を貯留するときに、翌日の空調運転時に生成可能な排熱温水の量を負荷予測情報に基いて予測し、予測した排熱温水の量に基いて夜間に生成する温水の量を調整する沸上げ調整手段と、を備えている。
以下、図1及び図2を参照して、本発明の実施の形態1について説明する。なお、本明細書で使用する各図においては、共通する要素に同一の符号を付し、重複する説明を省略するものとする。まず、図1は、本発明の実施の形態1による空調給湯システムを模式的に示す全体構成図である。この図に示すように、本実施の形態の空調給湯システムは、空調熱源機1、空調室内機2、給湯熱源機5、高温タンク6、中温タンク9、給湯回路11等を備えており、例えば家庭内の電気機器を総合的に管理するHEMS(Home Energy Management System)により制御されている。
(空調運転)
まず、ユーザにより空調操作が行われた場合には、その操作内容に応じて冷房運転または暖房運転が実行される。冷房運転では、空調熱源機1により生成された低温冷媒を空調室内機2に供給し、空調室内機2により室内の空気を冷却する。また、暖房運転では、空調熱源機1により生成された高温冷媒を空調室内機2に供給し、空調室内機2により室内の空気を加熱する。
水栓18が操作されたときには、給湯運転が実行される。給湯運転では、混合弁12,13により高温タンク6及び中温タンク9から供給される温水と、水源から供給される低温水とが混合され、両者の混合水が水栓18に供給される。このとき、HEMSコントローラ30(または、前述した他の制御装置)は、混合弁12,13を制御することにより、ユーザにより設定された給湯設定温度に対して実際の給湯温度が等しくなるように湯温を調整する。また、本実施の形態では、混合弁12を制御することにより、中温タンク9に貯留された中温水をタンク接続配管17から混合弁12に供給し、この中温水を給湯に利用することができる。
追焚き運転では、浴槽水を加熱するために、タンク側循環ポンプ24及び浴槽側循環ポンプ25を作動させる。これにより、追焚き熱交換器21では、高温タンク6からタンク側追焚き配管22に供給される高温水と、浴槽20から浴槽側追焚き配管23に供給される浴槽水との間で熱交換が行われるので、浴槽水を加熱することができる。なお、本実施の形態では、中温タンク9の湯温が浴槽水の目標温度より高い場合に、中温タンク9の温水を追焚き熱交換器21の1次側に導入して当該温水により浴槽水を加熱する構成としてもよい。また、空調熱源機1、給湯熱源機5により生成した温水を追焚き熱交換器21の1次側に直接導入して追焚き運転を行う構成としてもよい。
上述した給湯運転及び追焚き運転により、高温タンク6の蓄熱量が少なくなった場合には、沸上げ運転が実行される。沸上げ運転では、給湯熱源機5及び沸上げ循環ポンプ8を作動させ、水源から高温タンク6の下部側に供給された低温水を沸上げ配管7により給湯熱源機5に導入する。この低温水は、給湯熱源機5により加熱されて高温水となり、沸上げ配管7を介して高温タンク6の上部側に貯留される。
空調給湯システムは、電気料金が安価な夜間の時間帯に夜間沸上げ運転を実行する。夜間沸上げ運転では、高温タンク6に蓄えられた蓄熱量が目標蓄熱量に到達するまで沸上げ運転を実行する。目標蓄熱量は、例えば過去における1日の給湯使用量の実績に基いて設定される。一例を挙げると、目標蓄熱量は、前記実績から予測された1日の予測給湯量と同等の値に設定してもよいし、省エネルギ化を考慮して予測給湯量の8割程度に相当する値に設定してもよい。
排熱回収運転では、冷房運転が行われているときに、空調熱源機1の温水生成機能を作動させ、循環配管10を介して空調熱源機1と中温タンク9との間で湯水を循環させる。これにより、中温タンク9の下部側から空調熱源機1に導入された低温水は、空調熱源機1により冷房運転時に生成される高温冷媒の排熱を利用して加熱され、中温水(以下、排熱温水と表記する)となる。この排熱温水は、循環配管10を介して中温タンク9の上部側に貯留される。
次に、本実施の形態の特徴である沸上げ節減制御について説明する。沸上げ節減制御は、夜間沸上げ運転時に実行されるもので、前述した目標蓄熱量を、翌日の排熱回収運転により生成される排熱温水の分だけ減少させるものである。詳しく述べると、沸上げ節減制御では、まず、HEMSコントローラ30により取得した負荷予測情報に基いて、翌日の冷房負荷の程度を予測する。続いて、冷房負荷の程度に基いて、翌日の冷房運転時に排熱回収運転を実行することで生成可能な排熱温水の量(熱量)を算出する。そして、夜間沸上げ運転の目標蓄熱量を、予測した排熱温水の分だけ減少させる。
次に、図3を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態では、排熱回収運転により生成する温水の温度を制御する排熱回収温度制御を実行することを特徴としている。図3は、本発明の実施の形態2において、熱回収量及び回収熱消費量と排熱回収温度との関係を示す特性線図である。本実施の形態では、排熱回収運転を実行するときに、当該運転により生成される排熱温水の温度(以下、排熱回収温度と表記)を、中温タンク9に蓄えられる熱量(排熱回収量)と、給湯運転時に中温タンク9から消費される熱量(回収熱消費量)とが釣り合う温度に基いて設定する構成としている。
高温タンク(60℃133.3L)+中温タンク(30℃266.7L)
(2)給湯負荷(40℃400L)=
高温タンク(60℃80L)+中温タンク(35℃320L)
Claims (6)
- ヒートポンプが搭載され、空調運転に用いる冷媒を加熱及び冷却する機能と空調運転時に前記ヒートポンプの排熱により排熱温水を生成する機能とを有する空調熱源機と、
前記空調熱源機から供給される冷媒を用いて空調運転を行う空調室内機と、
給湯に用いる温水を生成する給湯熱源機と、
前記給湯熱源機により生成した温水を貯留する高温タンクと、
前記空調熱源機により生成した温水を貯留する中温タンクと、
前記高温タンク及び前記中温タンクに貯留した温水を給湯先に供給する給湯回路と、
前記空調室内機が設置された地域の気象情報と前記空調室内機が設置された家屋に存在する人の生活パターンに関する情報のうち少なくとも一方の情報を含む負荷予測情報を取得する情報取得手段と、
夜間に前記給湯熱源機を駆動して前記高温タンクに温水を貯留するときに、翌日の空調運転時に生成可能な前記排熱温水の量を前記負荷予測情報に基いて予測し、予測した前記排熱温水の量に基いて夜間に生成する温水の量を調整する沸上げ調整手段と、
空調運転時に生成される前記排熱温水の温度を、前記中温タンクに蓄えられる熱量と給湯運転時に前記中温タンクから消費される熱量とが釣り合う温度に基いて設定する排熱回収温度設定手段と、
を備えた空調給湯システム。 - 前記排熱回収温度設定手段は、空調運転時に生成される前記排熱温水の温度を、前記中温タンクに蓄えられる熱量と給湯運転時に前記中温タンクから消費される熱量とが釣り合う温度を上限温度として当該上限温度よりも高く設定しない請求項1に記載の空調給湯システム。
- 給湯に用いる温水を生成する給湯熱源機と空調運転に用いる冷媒を加熱及び冷却する機能及び空調運転時に排熱により排熱温水を生成する機能を有する空調熱源機とが一体化されたものであり、冷媒を加熱する加熱運転と冷媒を冷却する冷却運転と冷媒の加熱及び冷却を同時に行う排熱回収運転とを実行可能なヒートポンプを備え、且つ水を加熱する機能を備えてなる複合型熱源機と、
前記複合型熱源機から供給される冷媒を用いて空調運転を行う空調室内機と、
前記複合型熱源機により生成した給湯に用いる前記温水を貯留する高温タンクと、
前記複合型熱源機により空調運転時に生成した前記排熱温水を貯留する中温タンクと、
前記高温タンク及び前記中温タンクに貯留した温水を給湯先に供給する給湯回路と、
前記空調室内機が設置された地域の気象情報と前記空調室内機が設置された家屋に存在する人の生活パターンに関する情報のうち少なくとも一方の情報を含む負荷予測情報を取得する情報取得手段と、
夜間に前記給湯熱源機を駆動して前記高温タンクに温水を貯留するときに、翌日の空調運転時に生成可能な前記排熱温水の量を前記負荷予測情報に基いて予測し、予測した前記排熱温水の量に基いて夜間に生成する温水の量を調整する沸上げ調整手段と、
を備えた空調給湯システム。 - 前記高温タンクと前記中温タンクとを兼ねる複合タンクを備え、
前記複合タンクの上部側を前記高温タンクとして使用し、前記複合タンクの下部側を前記中温タンクとして使用する構成としてなる請求項3に記載の空調給湯システム。 - 前記負荷予測情報は、翌日の予想日射量及び予想気温のうち少なくとも一方に関する情報を前記気象情報として含むものとし、
前記沸上げ調整手段は、前記予想日射量が多いほど、または、前記予想気温が高いほど、前記空調運転時に生成される前記排熱温水の量が多いと予測する構成としてなる請求項1から請求項4の何れか1項に記載の空調給湯システム。 - 前記負荷予測情報は、前記家屋に滞在する人の数及び滞在時間のうち少なくとも一方に関する情報を前記生活パターンに関する情報として含むものとし、
前記沸上げ調整手段は、前記人の数が多いほど、または、前記滞在時間が長いほど、前記空調運転時に生成される前記排熱温水の量が多いと予測する構成としてなる請求項1から請求項5の何れか1項に記載の空調給湯システム。
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