JP6344156B2 - Hybrid hot water supply system - Google Patents

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本発明は、第一加熱手段及び第二加熱手段を備えるハイブリッド給湯システムに関する。   The present invention relates to a hybrid hot water supply system including a first heating unit and a second heating unit.
下記特許文献1に開示された従来のハイブリッド給湯システムは、ボイラ及びヒートポンプ装置を備え、ヒートポンプ装置への入水温度と外気温とに基づいてヒートポンプ装置のCOP(Coefficient Of Performance)を算定し、目標COPとの比較結果に応じて、ヒートポンプ装置の運転制御を行う。   The conventional hybrid hot water system disclosed in the following Patent Document 1 includes a boiler and a heat pump device, calculates a COP (Coefficient Of Performance) of the heat pump device based on an incoming water temperature and an outside air temperature to the heat pump device, and a target COP The operation control of the heat pump device is performed according to the comparison result.
特開2010−117083号公報JP 2010-117083 A
上記特許文献1のシステムによれば、ヒートポンプ装置への入水温度と外気温とに応じて、ヒートポンプ装置が発停する。ヒートポンプ装置は、圧縮機を用いた冷凍サイクルで構成されるため、その構造上、停止状態から起動した場合に、定格出力が得られる状態になるまでに時間がかかる。その時間の間は、本来の高効率な加熱能力を享受できるわけではない。貯湯タンクから給湯負荷へ給湯中のときには、給水源からの水がヒートポンプ装置へ入る。給湯負荷へ給湯中でないときは、貯湯タンクの下部の水がヒートポンプ装置へ入る。このため、給湯負荷への給湯の開始時及び終了時に、ヒートポンプ装置への入水温度が大きく変化する場合がある。特許文献1のシステムでは、そのような入水温度の大きな変化に伴い、ヒートポンプ装置の発停が短期間のうちに繰り返されるおそれがある。その結果、効率の悪い状態でヒートポンプ装置が動作する時間が増え、結果としてCOPが極端に低下してしまうおそれがある。   According to the system disclosed in Patent Document 1, the heat pump device starts and stops according to the temperature of water entering the heat pump device and the outside air temperature. Since the heat pump device is configured by a refrigeration cycle using a compressor, it takes time to obtain a rated output when it is started from a stopped state due to its structure. During that time, the original highly efficient heating capacity cannot be enjoyed. When hot water is being supplied from the hot water storage tank to the hot water supply load, water from the water supply source enters the heat pump device. When hot water is not being supplied to the hot water supply load, water in the lower part of the hot water storage tank enters the heat pump device. For this reason, at the time of the start and end of hot water supply to the hot water supply load, the incoming water temperature to the heat pump device may change greatly. In the system of Patent Document 1, with such a large change in the incoming water temperature, there is a possibility that the start and stop of the heat pump device is repeated within a short period of time. As a result, the time during which the heat pump device operates in an inefficient state increases, and as a result, the COP may be extremely lowered.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、システム全体でのエネルギー効率を高めることが可能なハイブリッド給湯システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a hybrid hot water supply system capable of enhancing the energy efficiency of the entire system.
本発明に係るハイブリッド給湯システムは、給湯負荷に接続されるタンクと、タンクの下部及び上部に接続され、水を加熱する第一加熱手段と、タンクの下部及び上部に接続され、水を加熱する第二加熱手段と、タンクの下部から取り出された水を第二加熱手段で加熱せずに第一加熱手段で加熱してタンクの上部に戻す第一加熱運転と、タンクの下部から取り出された水を第一加熱手段で加熱せずに第二加熱手段で加熱してタンクの上部に戻す第二加熱運転と、タンクの下部から取り出された水を第一加熱手段及び第二加熱手段で加熱してタンクの上部に戻す併用加熱運転とのうちのいずれかを選択する制御手段と、タンクにある水の温度及び量を検知する水温・水量検知手段と、を備え、第一加熱手段は、入水温度が高くなるにつれてエネルギー効率が低下し、かつ、起動から定格運転状態になるまでに要する時間が第二加熱手段に比べて長く、制御手段は、第一加熱運転、第二加熱運転、及び併用加熱運転のうちのいずれかを選択するときに、水温・水量検知手段の検知結果に基づいた判断を行い、水温・水量検知手段は、タンクにある水温閾値以下の低温水の量を検知可能であり、制御手段は、加熱前の水の温度が水温閾値より高い場合には第二加熱運転を選択し、タンクにある低温水の量が水量閾値以上である場合には第一加熱運転を選択するものである。
また、本発明に係るハイブリッド給湯システムは、給湯負荷に接続されるタンクと、タンクの下部及び上部に接続され、水を加熱する第一加熱手段と、タンクの下部及び上部に接続され、水を加熱する第二加熱手段と、タンクの下部から取り出された水を第二加熱手段で加熱せずに第一加熱手段で加熱してタンクの上部に戻す第一加熱運転と、タンクの下部から取り出された水を第一加熱手段で加熱せずに第二加熱手段で加熱してタンクの上部に戻す第二加熱運転と、タンクの下部から取り出された水を第一加熱手段及び第二加熱手段で加熱してタンクの上部に戻す併用加熱運転とのうちのいずれかを選択する制御手段と、タンクにある水の温度及び量を検知する水温・水量検知手段と、を備え、第一加熱手段は、入水温度が高くなるにつれてエネルギー効率が低下し、かつ、起動から定格運転状態になるまでに要する時間が第二加熱手段に比べて長く、制御手段は、第一加熱運転、第二加熱運転、及び併用加熱運転のうちのいずれかを選択するときに、水温・水量検知手段の検知結果に基づいた判断を行い、外気温を検知する外気温検知手段をさらに備え、第一加熱手段は、外気温が低くなるにつれてエネルギー効率が低下し、水温・水量検知手段は、タンクにある水温閾値以下の低温水の量を検知可能であり、制御手段は、加熱前の水の温度が水温閾値より高い場合には第二加熱運転を選択し、タンクにある低温水の量が水量閾値以上で、かつ、外気温検知手段で検知された温度が外気温閾値以上である場合には第一加熱運転を選択するものである。

The hybrid hot water supply system according to the present invention is connected to a tank connected to a hot water supply load, a first heating means connected to the lower and upper parts of the tank to heat water, and connected to the lower and upper parts of the tank to heat water. The second heating means, the first heating operation in which water taken out from the lower part of the tank is heated by the first heating means without being heated by the second heating means and returned to the upper part of the tank, and taken out from the lower part of the tank The second heating operation in which the water is heated by the second heating means without being heated by the first heating means and returned to the upper part of the tank, and the water taken out from the lower part of the tank is heated by the first heating means and the second heating means. And a control means for selecting one of the combined heating operation for returning to the upper part of the tank, and a water temperature / water amount detection means for detecting the temperature and amount of water in the tank, the first heating means, Energy as the incoming water temperature rises And the time required for starting operation to reach the rated operation state is longer than that of the second heating means, and the control means is one of the first heating operation, the second heating operation, and the combined heating operation. when selecting either have rows determined based on the detection result of the temperature-water detecting means, temperature-water detecting means can detect the amount of cold water following coolant temperature threshold value in the tank, the control means Is to select the second heating operation when the temperature of the water before heating is higher than the water temperature threshold, and to select the first heating operation when the amount of low-temperature water in the tank is equal to or higher than the water amount threshold. .
Further, the hybrid hot water supply system according to the present invention includes a tank connected to a hot water supply load, a first heating means connected to the lower part and the upper part of the tank, and water connected to the lower part and the upper part of the tank. A second heating means for heating, a first heating operation in which water taken from the lower part of the tank is heated by the first heating means without being heated by the second heating means, and returned to the upper part of the tank, and taken out from the lower part of the tank A second heating operation in which the heated water is heated by the second heating means without being heated by the first heating means and returned to the upper part of the tank, and the water taken out from the lower part of the tank is supplied to the first heating means and the second heating means. A first heating means comprising: a control means for selecting one of the combined heating operation for heating at the top and returning to the upper part of the tank; and a water temperature / water quantity detection means for detecting the temperature and amount of water in the tank. As the incoming water temperature increases The energy efficiency is reduced and the time required from starting to the rated operation state is longer than that of the second heating means, and the control means is one of the first heating operation, the second heating operation, and the combined heating operation. When selecting one of them, a judgment is made based on the detection result of the water temperature / water quantity detecting means, and an outside air temperature detecting means for detecting the outside air temperature is further provided, and the first heating means is energy efficient as the outside air temperature decreases. The water temperature / water amount detection means can detect the amount of low-temperature water in the tank that is lower than the water temperature threshold, and the control means can perform the second heating operation when the temperature of the water before heating is higher than the water temperature threshold. And the first heating operation is selected when the amount of low-temperature water in the tank is equal to or greater than the water amount threshold value and the temperature detected by the outside air temperature detecting means is equal to or greater than the outside air temperature threshold value.

本発明のハイブリッド給湯システムによれば、システム全体でのエネルギー効率を高めることが可能となる。   According to the hybrid hot water supply system of the present invention, the energy efficiency of the entire system can be improved.
本発明の実施の形態1のハイブリッド給湯システムを示す構成図である。It is a block diagram which shows the hybrid hot-water supply system of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の制御動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control operation of Embodiment 1 of this invention.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。なお、本明細書で「水」とは、冷水に限らず、温水、湯など、あらゆる温度の水を含む概念である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted. In this specification, “water” is not limited to cold water but is a concept including water of all temperatures such as hot water and hot water.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1のハイブリッド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のハイブリッド給湯システム1は、ヒートポンプ装置2(第一加熱手段)、ボイラ3(第二加熱手段)、タンク8、制御手段30、及び操作手段31を備える。制御手段30は、例えばマイクロコンピュータ等を用いて構成される。制御手段30は、ROM、RAM、不揮発性メモリ等を含む記憶部と、記憶部に記憶されたプログラムに基いて演算処理を実行する演算処理装置(CPU)と、演算処理装置に対して外部の信号を入出力する入出力ポートとを有する。ハイブリッド給湯システム1が備えるアクチュエータ類及びセンサ類は、制御手段30に電気的に接続される。操作手段31は、制御手段30と通信可能に接続される。使用者は、操作手段31を操作することで、給湯温度、加熱温度、貯湯温度、貯湯量などに関する設定を行うことができる。制御手段30は、センサ類の検知値及び操作手段31からの信号などに基づいて、ハイブリッド給湯システム1の動作を制御する。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a hybrid hot water supply system according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the hybrid hot water supply system 1 according to the first embodiment includes a heat pump device 2 (first heating means), a boiler 3 (second heating means), a tank 8, a control means 30, and an operation means 31. Prepare. The control means 30 is configured using, for example, a microcomputer. The control unit 30 includes a storage unit including a ROM, a RAM, a non-volatile memory, and the like, an arithmetic processing device (CPU) that executes arithmetic processing based on a program stored in the storage unit, and external to the arithmetic processing device. And an input / output port for inputting and outputting signals. The actuators and sensors included in the hybrid hot water supply system 1 are electrically connected to the control means 30. The operation means 31 is connected to the control means 30 so as to be communicable. The user can perform settings related to the hot water supply temperature, the heating temperature, the hot water storage temperature, the hot water storage amount, etc. by operating the operation means 31. The control means 30 controls the operation of the hybrid hot water supply system 1 based on the detection values of the sensors and the signal from the operation means 31.
タンク8内には、水が貯留される。タンク8は、ヒートポンプ装置2及びボイラ3にそれぞれ接続される。タンク8内には、温度による水の密度差により、上側が高温で下側が低温になる温度成層を形成できる。タンク8には、タンク温度センサ8aが取り付けられている。タンク温度センサ8aは、高さが異なる位置に配置された複数の温度センサを含む。タンク温度センサ8aにより、タンク8内の高さ方向の温度分布を検知できる。制御手段30は、タンク温度センサ8aで検知される温度分布に基づいて、タンク8の貯湯量(残湯量)、貯湯温度、蓄熱量、加熱前の水の量等を演算できる。本実施の形態1では、タンク温度センサ8a及び制御手段30により、タンク8にある水の温度及び量を検知する水温・水量検知手段が構成される。   Water is stored in the tank 8. The tank 8 is connected to the heat pump device 2 and the boiler 3, respectively. In the tank 8, a temperature stratification can be formed in which the upper side is high temperature and the lower side is low temperature due to the difference in water density depending on temperature. A tank temperature sensor 8 a is attached to the tank 8. The tank temperature sensor 8a includes a plurality of temperature sensors arranged at different heights. The temperature distribution in the height direction in the tank 8 can be detected by the tank temperature sensor 8a. Based on the temperature distribution detected by the tank temperature sensor 8a, the control means 30 can calculate the amount of stored hot water (remaining hot water), the stored hot water temperature, the amount of stored heat, the amount of water before heating, and the like. In the first embodiment, the tank temperature sensor 8a and the control means 30 constitute water temperature / water quantity detection means for detecting the temperature and amount of water in the tank 8.
給水流路4の一端は、水道等の給水源に接続される。給水流路4の他端は、タンク8の下部に接続される。給水源からの水は、給水流路4を通って、タンク8の下部に流入する。タンク8は、給湯流路5を介して、給湯負荷6に接続される。給湯負荷6は、例えば、蛇口、シャワーなどの出湯端末である。給湯流路5は、タンク8の上部と、給湯負荷6との間を接続する。図示を省略するが、給湯流路5の途中に、給水流路4から分岐させた給水分岐管からの水を給湯流路5内の湯水と混合する混合弁を設けても良い。   One end of the water supply channel 4 is connected to a water supply source such as a water supply. The other end of the water supply channel 4 is connected to the lower part of the tank 8. Water from the water supply source flows into the lower part of the tank 8 through the water supply channel 4. The tank 8 is connected to the hot water supply load 6 through the hot water supply passage 5. The hot water supply load 6 is, for example, a hot water outlet terminal such as a faucet or a shower. The hot water supply channel 5 connects between the upper part of the tank 8 and the hot water supply load 6. Although not shown, a mixing valve that mixes water from the water supply branch pipe branched from the water supply flow path 4 with hot water in the hot water supply flow path 5 may be provided in the middle of the hot water supply flow path 5.
ハイブリッド給湯システム1は、タンク8の水を加熱する運転として、ヒートポンプ単独運転(第一加熱運転)、ボイラ単独運転(第二加熱運転)、及び、ヒートポンプ・ボイラ併用運転(併用加熱運転)のうちのいずれかを選択できる。ヒートポンプ単独運転は、タンク8の下部から取り出された水を、ボイラ3で加熱せずに、ヒートポンプ装置2で加熱してタンク8の上部に戻す運転である。ボイラ単独運転は、タンク8の下部から取り出された水を、ヒートポンプ装置2で加熱せずに、ボイラ3で加熱してタンク8の上部に戻す運転である。ヒートポンプ・ボイラ併用運転は、タンク8の下部から取り出された水を、ヒートポンプ装置2及びボイラ3で加熱してタンク8の上部に戻す運転である。   The hybrid hot water supply system 1 is an operation for heating the water in the tank 8 among a heat pump single operation (first heating operation), a boiler single operation (second heating operation), and a heat pump / boiler combined operation (combined heating operation). You can select either of these. The heat pump single operation is an operation in which the water taken out from the lower part of the tank 8 is heated by the heat pump device 2 and returned to the upper part of the tank 8 without being heated by the boiler 3. The boiler single operation is an operation in which the water taken out from the lower part of the tank 8 is heated by the boiler 3 and returned to the upper part of the tank 8 without being heated by the heat pump device 2. The heat pump / boiler combined operation is an operation in which water taken out from the lower part of the tank 8 is heated by the heat pump device 2 and the boiler 3 and returned to the upper part of the tank 8.
図示を省略するが、ヒートポンプ装置2は、冷媒を圧縮する圧縮機、圧縮機で圧縮された高温高圧の冷媒と水とを熱交換させる水−冷媒熱交換器、冷媒を減圧させる減圧装置、及び、低温熱源(本実施の形態1では外気)の熱を冷媒に吸収させる低温側熱交換器(蒸発器)を含む冷媒回路を備える。ヒートポンプ装置2は、この冷媒回路でヒートポンプサイクル(冷凍サイクル)の運転を行うことで水を加熱する。本実施の形態1のヒートポンプ装置2は、低温熱源である外気を利用するために、屋外など、外気の流出入が可能な場所に設置される。ヒートポンプ装置2には、吸入する外気の温度を検知する外気温センサ2a(外気温検知手段)が備えられている。   Although not shown, the heat pump device 2 includes a compressor that compresses the refrigerant, a water-refrigerant heat exchanger that exchanges heat between the high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the compressor and water, a decompression device that decompresses the refrigerant, and And a refrigerant circuit including a low-temperature side heat exchanger (evaporator) for absorbing the heat of the low-temperature heat source (outside air in the first embodiment) into the refrigerant. The heat pump apparatus 2 heats water by operating a heat pump cycle (refrigeration cycle) with this refrigerant circuit. The heat pump device 2 according to the first embodiment is installed in a place where the outside air can flow in and out, such as outdoors, in order to use the outside air that is a low-temperature heat source. The heat pump device 2 is provided with an outside air temperature sensor 2a (outside air temperature detecting means) that detects the temperature of outside air to be sucked.
ヒートポンプ入流路10は、タンク8の下部とヒートポンプ装置2(水−冷媒熱交換器)の水入口との間を接続する。ヒートポンプ入流路10の途中にはヒートポンプ循環ポンプ13が配置されている。流路切替弁18は、aポート、bポート、及びcポートを有する。流路切替弁18は、aポートとbポートとを導通させてcポートを遮断する状態と、aポートとcポートとを導通させてbポートを遮断する状態とに切り替え可能である。ヒートポンプ出流路11は、ヒートポンプ装置2(水−冷媒熱交換器)の水出口と、流路切替弁18のaポートとの間を接続する。タンク上部流路12は、流路切替弁18のbポートと、タンク8の上部との間を接続する。タンク上部流路12とタンク8の上部との接続部の近傍には、タンク上部流路12からタンク8の上部に流入する湯の温度を検知する加熱温度センサ20が設けられている。   The heat pump inlet channel 10 connects between the lower part of the tank 8 and the water inlet of the heat pump device 2 (water-refrigerant heat exchanger). A heat pump circulation pump 13 is disposed in the middle of the heat pump inlet passage 10. The flow path switching valve 18 has an a port, a b port, and a c port. The flow path switching valve 18 can be switched between a state in which the a port and the b port are made conductive to block the c port and a state in which the a port and the c port are made conductive to block the b port. The heat pump outlet channel 11 connects between the water outlet of the heat pump device 2 (water-refrigerant heat exchanger) and the a port of the channel switching valve 18. The tank upper flow path 12 connects between the b port of the flow path switching valve 18 and the upper part of the tank 8. A heating temperature sensor 20 that detects the temperature of hot water flowing from the tank upper flow path 12 to the upper portion of the tank 8 is provided in the vicinity of the connection portion between the tank upper flow path 12 and the upper portion of the tank 8.
ヒートポンプ単独運転では、流路切替弁18のaポートとbポートとを導通させてcポートを遮断する状態とし、ヒートポンプ装置2及びヒートポンプ循環ポンプ13を働かせる。ヒートポンプ単独運転では、タンク8の下部から取り出された水がヒートポンプ入流路10を通ってヒートポンプ装置2に導かれ、ヒートポンプ装置2で加熱された湯がヒートポンプ出流路11、流路切替弁18、及びタンク上部流路12を通ってタンク8の上部に流入する。これにより、タンク8内の貯湯量及び蓄熱量が増加する。制御手段30は、ヒートポンプ単独運転のとき、ヒートポンプ装置2及びヒートポンプ循環ポンプ13の動作を制御することで、ヒートポンプ装置2による加熱温度及びタンク8の貯湯量を制御できる。   In the heat pump single operation, the a port and the b port of the flow path switching valve 18 are brought into conduction and the c port is shut off, and the heat pump device 2 and the heat pump circulation pump 13 are operated. In the heat pump single operation, the water taken out from the lower part of the tank 8 is guided to the heat pump device 2 through the heat pump inlet channel 10, and the hot water heated by the heat pump device 2 is the heat pump outlet channel 11, the channel switching valve 18, And flows into the upper part of the tank 8 through the tank upper channel 12. Thereby, the amount of hot water storage and the amount of heat storage in the tank 8 increase. The control means 30 can control the heating temperature by the heat pump device 2 and the amount of hot water stored in the tank 8 by controlling the operations of the heat pump device 2 and the heat pump circulation pump 13 during the heat pump single operation.
ボイラ3は、例えばガス、灯油、重油、石炭、または、その他の燃料を燃焼させることで、水を加熱する。ボイラ入流路15は、タンク8の下部からボイラ3の水入口との間を接続する。ボイラ入流路15の途中にはボイラ循環ポンプ17が配置されている。ボイラ出流路16は、ボイラ3の水出口とタンク8の上部との間を接続する。本実施の形態1では、ボイラ出流路16のタンク8側の一部分と、タンク上部流路12のタンク8側の一部分とが共通の流路になっており、その共通部分に前述した加熱温度センサ20が配置されている。このため、ボイラ出流路16からからタンク8の上部に流入する湯の温度を加熱温度センサ20で検知できる。このような構成と異なり、ボイラ出流路16をタンク上部流路12とは別個にタンク8の上部に接続し、ボイラ出流路16からからタンク8の上部に流入する湯の温度を検知する加熱温度センサを別個に設けても良い。   The boiler 3 heats water by burning gas, kerosene, heavy oil, coal, or other fuels, for example. The boiler inlet flow path 15 connects between the lower part of the tank 8 and the water inlet of the boiler 3. A boiler circulation pump 17 is arranged in the middle of the boiler inlet flow path 15. The boiler outlet channel 16 connects between the water outlet of the boiler 3 and the upper part of the tank 8. In the first embodiment, a portion of the boiler outlet passage 16 on the tank 8 side and a portion of the tank upper passage 12 on the tank 8 side are a common passage, and the heating temperature described above is in the common portion. A sensor 20 is arranged. Therefore, the heating temperature sensor 20 can detect the temperature of hot water flowing from the boiler outlet flow path 16 into the upper portion of the tank 8. Unlike such a configuration, the boiler outlet passage 16 is connected to the upper portion of the tank 8 separately from the tank upper passage 12, and the temperature of hot water flowing from the boiler outlet passage 16 into the upper portion of the tank 8 is detected. A heating temperature sensor may be provided separately.
ボイラ単独運転では、ボイラ3及びボイラ循環ポンプ17を働かせる。この場合、ボイラ単独運転では、タンク8の下部から取り出された水がボイラ入流路15を通ってボイラ3に導かれ、ボイラ3で加熱された湯がボイラ出流路16を通ってタンク8の上部に流入する。これにより、タンク8内の貯湯量及び蓄熱量が増加する。制御手段30は、ヒートポンプ単独運転のとき、ボイラ3及びボイラ循環ポンプ17の動作を制御することで、ボイラ3による加熱温度及びタンク8の貯湯量を制御できる。   In the boiler independent operation, the boiler 3 and the boiler circulation pump 17 are operated. In this case, in the boiler single operation, the water taken out from the lower part of the tank 8 is guided to the boiler 3 through the boiler inlet flow path 15, and the hot water heated by the boiler 3 passes through the boiler outlet flow path 16 to the tank 8. It flows into the upper part. Thereby, the amount of hot water storage and the amount of heat storage in the tank 8 increase. The control means 30 can control the heating temperature by the boiler 3 and the amount of hot water stored in the tank 8 by controlling the operation of the boiler 3 and the boiler circulation pump 17 during the heat pump single operation.
本実施の形態1では、ヒートポンプ入流路10のタンク8側の一部分と、ボイラ入流路15のタンク8側の一部分とが共通の流路になっている。その共通部分に入水温度センサ19が配置される。入水温度センサ19は、タンク8の下部から取り出された水の温度を検知する。本実施の形態1では、ヒートポンプ装置2またはボイラ3で加熱される前の水の温度、すなわち入水温度を、入水温度センサ19により検知できる。ボイラ経由流路14の一端は流路切替弁18のcポートに接続され、ボイラ経由流路14の他端はボイラ循環ポンプ17とボイラ3との間のボイラ入流路15の途中に合流する。流路切替弁18は、aポート(ヒートポンプ出流路11)から流入する水を、bポート(タンク上部流路12)とcポート(ボイラ経由流路14)とに配分する配分比率を調整できるように構成されていても良い。   In the first embodiment, a portion of the heat pump inlet passage 10 on the tank 8 side and a portion of the boiler inlet passage 15 on the tank 8 side are a common passage. The incoming water temperature sensor 19 is arranged at the common part. The incoming water temperature sensor 19 detects the temperature of the water taken out from the lower part of the tank 8. In the first embodiment, the temperature of water before being heated by the heat pump device 2 or the boiler 3, that is, the incoming water temperature can be detected by the incoming water temperature sensor 19. One end of the boiler passage 14 is connected to the c port of the passage switching valve 18, and the other end of the boiler passage 14 joins in the middle of the boiler inlet passage 15 between the boiler circulation pump 17 and the boiler 3. The flow path switching valve 18 can adjust the distribution ratio for distributing the water flowing in from the a port (heat pump outlet flow path 11) to the b port (tank upper flow path 12) and the c port (flow path 14 via the boiler). It may be configured as follows.
ヒートポンプ・ボイラ併用運転では、流路切替弁18のaポートとcポートとを導通させてbポートを遮断する状態とし、ヒートポンプ装置2、ヒートポンプ循環ポンプ13、及びボイラ3を働かせる。ヒートポンプ・ボイラ併用運転では、タンク8の下部から取り出された水がヒートポンプ入流路10を通ってヒートポンプ装置2に導かれ、ヒートポンプ装置2で加熱された湯がヒートポンプ出流路11、流路切替弁18、及びボイラ経由流路14を通ってボイラ3に導かれる。この湯は、ボイラ3でさらに加熱された後、ボイラ出流路16を通ってタンク8の上部に流入する。これにより、タンク8内の貯湯量及び蓄熱量が増加する。制御手段30は、ヒートポンプ・ボイラ併用運転のとき、ヒートポンプ装置2、ヒートポンプ循環ポンプ13、及び、ボイラ3の動作を制御することで、加熱温度及びタンク8の貯湯量を制御できる。   In the heat pump / boiler combined operation, the a port and the c port of the flow path switching valve 18 are made conductive and the b port is shut off, and the heat pump device 2, the heat pump circulation pump 13, and the boiler 3 are operated. In the combined operation of the heat pump and boiler, water taken out from the lower part of the tank 8 is guided to the heat pump device 2 through the heat pump inlet channel 10, and hot water heated by the heat pump device 2 is the heat pump outlet channel 11 and the channel switching valve. 18 and through the boiler flow path 14 to the boiler 3. This hot water is further heated by the boiler 3, and then flows into the upper portion of the tank 8 through the boiler outlet passage 16. Thereby, the amount of hot water storage and the amount of heat storage in the tank 8 increase. The control means 30 can control the heating temperature and the amount of hot water stored in the tank 8 by controlling the operation of the heat pump device 2, the heat pump circulation pump 13, and the boiler 3 during the combined operation of the heat pump and the boiler.
次に、本実施の形態1のハイブリッド給湯システム1の動作についてさらに説明する。本実施の形態1では、ヒートポンプ装置2で加熱した湯と、ボイラ3で加熱した湯との双方をタンク8に貯えることができる。そのため、ヒートポンプ装置2で加熱した湯と、ボイラ3で加熱した湯との双方を給湯負荷6に供給できる。ヒートポンプ装置2及びボイラ3には、以下のような特徴がある。   Next, operation | movement of the hybrid hot-water supply system 1 of this Embodiment 1 is further demonstrated. In the first embodiment, both the hot water heated by the heat pump device 2 and the hot water heated by the boiler 3 can be stored in the tank 8. Therefore, both hot water heated by the heat pump device 2 and hot water heated by the boiler 3 can be supplied to the hot water supply load 6. The heat pump device 2 and the boiler 3 have the following characteristics.
ヒートポンプ装置2は、外気の熱を吸収して水を加熱できることから、消費エネルギーよりも大きい加熱能力を得ることが可能となる。ボイラ3は、消費エネルギーよりも大きい加熱能力を得ることはできない。このため、ヒートポンプ装置2は、ボイラ3より高いエネルギー効率を得られる場合が多い。   Since the heat pump device 2 can heat the water by absorbing the heat of the outside air, it is possible to obtain a heating capacity larger than the energy consumption. The boiler 3 cannot obtain a heating capacity larger than the consumed energy. For this reason, the heat pump device 2 often has higher energy efficiency than the boiler 3.
ヒートポンプ装置2のエネルギー効率は、例えば、COP(Coefficient Of Performance)で表すことができる。ヒートポンプ装置2は、入水温度が高くなるにつれてエネルギー効率が低下するという特性がある。これに対し、ボイラ3のエネルギー効率(ボイラ効率)は、入水温度にほとんど依存しない。   The energy efficiency of the heat pump apparatus 2 can be expressed by, for example, COP (Coefficient Of Performance). The heat pump device 2 has a characteristic that energy efficiency decreases as the incoming water temperature increases. On the other hand, the energy efficiency (boiler efficiency) of the boiler 3 hardly depends on the incoming water temperature.
ヒートポンプ装置2は、停止状態から起動した場合、起動から定格運転状態(定格出力が安定して得られる状態)になるまでに、ある程度長い時間を要する。以下の説明では、ヒートポンプ装置2の起動から定格運転状態になるまでに要する時間を「立ち上げ所要時間」と称し、立ち上げ所要時間が10分間であると仮定する。ボイラ3は、起動から定格運転状態になるまでに、ほとんど時間がかからない。ヒートポンプ装置2の起動から定格運転状態になるまでの間のヒートポンプ装置2のエネルギー効率は、定格運転状態でのエネルギー効率に比べて、低くなる。   When the heat pump device 2 is started from the stop state, it takes a certain amount of time from the start to the rated operation state (a state in which the rated output is stably obtained). In the following description, the time required from the activation of the heat pump device 2 to the rated operation state is referred to as “start-up required time”, and it is assumed that the start-up required time is 10 minutes. The boiler 3 takes almost no time from the start to the rated operation state. The energy efficiency of the heat pump device 2 from the start of the heat pump device 2 to the rated operation state is lower than the energy efficiency in the rated operation state.
本実施の形態1のヒートポンプ装置2は、外気を低温熱源として利用することから、外気温が低くなるにつれてエネルギー効率が低下するという特性がある。これに対し、ボイラ3のエネルギー効率は、外気温にほとんど依存しない。   The heat pump device 2 according to the first embodiment uses the outside air as a low-temperature heat source, and thus has a characteristic that the energy efficiency decreases as the outside air temperature decreases. On the other hand, the energy efficiency of the boiler 3 hardly depends on the outside temperature.
以上のようなヒートポンプ装置2及びボイラ3の特徴の違いに鑑みて、本実施の形態1のハイブリッド給湯システム1では、制御手段30がヒートポンプ単独運転、ボイラ単独運転、及び、ヒートポンプ・ボイラ併用運転のうちのいずれかを以下のようにして自動的に選択することで、システム全体としてのエネルギー効率を十分に向上できる。   In view of the differences in the features of the heat pump device 2 and the boiler 3 as described above, in the hybrid hot water supply system 1 of the first embodiment, the control means 30 performs the heat pump single operation, the boiler single operation, and the heat pump / boiler combined operation. By automatically selecting one of them as follows, the energy efficiency of the entire system can be sufficiently improved.
入水温度が高くなるにつれてヒートポンプ装置2のエネルギー効率が低下する一方でボイラ3のエネルギー効率はほとんど変化しない。ボイラ3は、入水温度が高い方が、エネルギー消費が少なくて済む。入水温度が、ある閾値より高い場合には、ヒートポンプ装置2を使用せずにボイラ3で水を加熱した方が、システム全体でのエネルギー効率を向上する上で有利になる。そのような閾値を以下「水温閾値」と称する。本実施の形態1では、水温閾値を30℃と仮定する。制御手段30は、入水温度センサ19で検知される入水温度Tinが水温閾値(30℃)を超える場合には、ボイラ単独運転を選択する。これにより、入水温度が高い場合にシステム全体としてのエネルギー効率を向上できる。   While the energy efficiency of the heat pump device 2 decreases as the incoming water temperature increases, the energy efficiency of the boiler 3 hardly changes. The boiler 3 requires less energy when the incoming water temperature is higher. When the incoming water temperature is higher than a certain threshold, heating the water with the boiler 3 without using the heat pump device 2 is advantageous in improving the energy efficiency of the entire system. Such a threshold is hereinafter referred to as a “water temperature threshold”. In the first embodiment, the water temperature threshold is assumed to be 30 ° C. When the incoming water temperature Tin detected by the incoming water temperature sensor 19 exceeds the water temperature threshold (30 ° C.), the control means 30 selects the boiler single operation. Thereby, when the incoming water temperature is high, the energy efficiency of the entire system can be improved.
水温閾値以下(30℃以下)の温度の水を以下「低温水」と称する。低温水は、ヒートポンプ装置2が高効率に加熱できる温度の水に相当する。入水温度センサ19で検知される入水温度Tinが水温閾値以下(30℃以下)である場合には、制御手段30は、タンク温度センサ8aの検知温度に基づいて、タンク8内の低温水の量を算出する。制御手段30は、タンク8内の低温水の量を水量閾値と比較する。ヒートポンプ装置2の起動から定格運転状態になるまでの間のヒートポンプ装置2のエネルギー効率の平均値は、定格運転状態でのエネルギー効率に比べて、大きく低下する。タンク8内の低温水の量が水量閾値以上である場合には、ヒートポンプ装置2が高効率に加熱できる水の量が十分に多くなるので、ボイラ3を使用せずにヒートポンプ装置2で水を加熱した方が、システム全体でのエネルギー効率を向上する上で有利になる。逆に、タンク8内の低温水の量が水量閾値に満たない場合には、ヒートポンプ装置2が高効率に加熱できる水の量が少なくなるので、ヒートポンプ装置2及びボイラ3を併用した方が、システム全体でのエネルギー効率を向上する上で有利になる。   The water having a temperature below the water temperature threshold (30 ° C. or less) is hereinafter referred to as “low temperature water”. The low-temperature water corresponds to water having a temperature at which the heat pump device 2 can be heated with high efficiency. When the incoming water temperature Tin detected by the incoming water temperature sensor 19 is equal to or lower than the water temperature threshold (30 ° C. or lower), the control means 30 determines the amount of low-temperature water in the tank 8 based on the detected temperature of the tank temperature sensor 8a. Is calculated. The control means 30 compares the amount of low temperature water in the tank 8 with a water amount threshold value. The average value of the energy efficiency of the heat pump device 2 from the start of the heat pump device 2 to the rated operation state is greatly reduced as compared with the energy efficiency in the rated operation state. When the amount of low-temperature water in the tank 8 is equal to or greater than the water amount threshold, the amount of water that can be heated with high efficiency by the heat pump device 2 is sufficiently large. Heating is advantageous in improving the energy efficiency of the entire system. Conversely, when the amount of low-temperature water in the tank 8 is less than the water amount threshold, the amount of water that can be heated with high efficiency by the heat pump device 2 is reduced, so that the heat pump device 2 and the boiler 3 are used in combination. This is advantageous in improving the energy efficiency of the entire system.
上述した水量閾値の決め方の一例を以下に説明する。以下の説明では、各種の値を例示として以下のように仮定する。定格運転状態でのヒートポンプ装置2のCOPを3と仮定する。ヒートポンプ装置2の起動から定格運転状態になるまでの間のヒートポンプ装置2のCOPの平均値は定格運転状態でのCOPの0.2倍であると仮定する。ヒートポンプ装置2で1分間当たりに加熱される水の量を1リットルと仮定する。ボイラ3のエネルギー効率(ボイラ効率)を1と仮定する。   An example of how to determine the water amount threshold described above will be described below. In the following description, various values are exemplified as follows. It is assumed that the COP of the heat pump apparatus 2 in the rated operation state is 3. It is assumed that the average value of the COP of the heat pump apparatus 2 from the start of the heat pump apparatus 2 to the rated operation state is 0.2 times the COP in the rated operation state. The amount of water heated per minute by the heat pump device 2 is assumed to be 1 liter. It is assumed that the energy efficiency (boiler efficiency) of the boiler 3 is 1.
上述した仮定によれば、ヒートポンプ装置2の起動後、立ち上げ所要時間(10分間)の間に加熱される湯量は、10リットルとなる。この10リットルを加熱する効率は、定格運転状態でのヒートポンプ装置2のCOPの0.2倍になる。タンク8内の低温水の量から、立ち上げ所要時間(10分間)の間に加熱される湯量(10リットル)を差し引いた量をAリットルとする。このAリットルは、定格運転状態のヒートポンプ装置2で加熱される。よって、Aリットルを加熱する効率は、定格運転状態でのヒートポンプ装置2のCOPになる。タンク8内の低温水の量は、(10+A)リットルである。   According to the assumption described above, the amount of hot water heated during the startup required time (10 minutes) after activation of the heat pump device 2 is 10 liters. The efficiency of heating 10 liters is 0.2 times the COP of the heat pump device 2 in the rated operation state. The amount obtained by subtracting the amount of hot water (10 liters) heated during the startup required time (10 minutes) from the amount of low-temperature water in the tank 8 is defined as A liter. The A liter is heated by the heat pump device 2 in the rated operation state. Therefore, the efficiency of heating A liter is the COP of the heat pump device 2 in the rated operation state. The amount of low-temperature water in the tank 8 is (10 + A) liters.
タンク8内の(10+A)リットルの低温水の全量をヒートポンプ装置2で加熱するときの効率が、タンク8内の(10+A)リットルの低温水の全量をボイラ3で加熱するときの効率以上になる条件は、次式で表される。
(10リットル×0.2+Aリットル×1.0)×COP≧(10+Aリットル)×ボイラ効率
The efficiency when the total amount of (10 + A) liters of low temperature water in the tank 8 is heated by the heat pump device 2 is higher than the efficiency when the total amount of (10 + A) liters of low temperature water in the tank 8 is heated by the boiler 3. The condition is expressed by the following formula.
(10 liters × 0.2 + A liters × 1.0) × COP ≧ (10 + A liters) × boiler efficiency
上記式において、COP=3、ボイラ効率=1とすると、A≧2となる。すなわち、タンク8内の低温水の量が12リットル以上であれば、上記式の条件が満足される。この場合、水量閾値を12リットルと定めることができる。   In the above formula, if COP = 3 and boiler efficiency = 1, then A ≧ 2. That is, if the amount of the low temperature water in the tank 8 is 12 liters or more, the condition of the above formula is satisfied. In this case, the water amount threshold value can be set to 12 liters.
また、入水温度センサ19で検知される入水温度Tinが水温閾値以下(30℃以下)である場合には、制御手段30は、外気温センサ2aで検知される外気温Toを外気温閾値と比較する。外気温Toが外気温閾値以上である場合には、ヒートポンプ装置2が十分に高い効率で運転可能である。外気温Toが外気温閾値未満である場合には、ヒートポンプ装置2が十分に高い効率で運転できない可能性がある。外気温閾値は、例えば5℃程度である。   Further, when the incoming water temperature Tin detected by the incoming water temperature sensor 19 is equal to or lower than the water temperature threshold (30 ° C. or lower), the control means 30 compares the outside air temperature To detected by the outside air temperature sensor 2a with the outside air temperature threshold. To do. When the outside air temperature To is equal to or higher than the outside air temperature threshold, the heat pump device 2 can be operated with sufficiently high efficiency. When the outside air temperature To is less than the outside air temperature threshold, the heat pump device 2 may not be able to operate with sufficiently high efficiency. The outside air temperature threshold is, for example, about 5 ° C.
本実施の形態1では、制御手段30は、タンク8内の低温水の量が水量閾値以上であり、かつ、外気温Toが外気温閾値以上である場合には、ヒートポンプ単独運転を選択する。タンク8内の低温水の量が水量閾値以上であり、かつ、外気温Toが外気温閾値以上である場合には、ヒートポンプ装置2が十分に多い量の水を高効率に加熱できることが確実に期待できる。このため、このような場合にヒートポンプ単独運転を選択することで、システム全体でのエネルギー効率を十分に向上できる。   In the first embodiment, the control means 30 selects the heat pump single operation when the amount of the low-temperature water in the tank 8 is equal to or higher than the water amount threshold value and the outside air temperature To is equal to or higher than the outside air temperature threshold value. When the amount of low-temperature water in the tank 8 is equal to or greater than the water amount threshold and the outside air temperature To is equal to or greater than the outside air temperature threshold, the heat pump device 2 can reliably heat a sufficiently large amount of water with high efficiency. I can expect. For this reason, energy efficiency in the entire system can be sufficiently improved by selecting the heat pump single operation in such a case.
これに対し、制御手段30は、タンク8内の低温水の量が水量閾値に満たない場合、または外気温Toが外気温閾値に満たない場合、あるいはその両方に該当する場合には、ヒートポンプ・ボイラ併用運転を選択する。タンク8内の低温水の量が水量閾値に満たない場合には、ヒートポンプ装置2が高効率に加熱できる水の量が十分でない可能性がある。外気温Toが外気温閾値に満たない場合には、ヒートポンプ装置2が十分に高い効率で運転できない可能性がある。これらの場合には、タンク8に貯えるべき所要湯温及び所要湯量をヒートポンプ装置2のみの加熱によって達成しようとすると、システム全体でのエネルギー効率を十分に向上できない可能性がある。このような場合には、ヒートポンプ・ボイラ併用運転を選択することで、システム全体でのエネルギー効率を十分に向上できる。   On the other hand, when the amount of the low-temperature water in the tank 8 is less than the water amount threshold value, or when the outside air temperature To is less than the outside air temperature threshold value, or both, Select boiler operation. When the amount of low-temperature water in the tank 8 is less than the water amount threshold, the amount of water that the heat pump device 2 can heat with high efficiency may not be sufficient. When the outside air temperature To is less than the outside air temperature threshold, there is a possibility that the heat pump device 2 cannot be operated with sufficiently high efficiency. In these cases, if the required hot water temperature and the required hot water amount to be stored in the tank 8 are to be achieved by heating only the heat pump device 2, the energy efficiency of the entire system may not be sufficiently improved. In such a case, the energy efficiency of the entire system can be sufficiently improved by selecting the heat pump / boiler combined operation.
ヒートポンプ・ボイラ併用運転を実施するとき、制御手段30は、そのときの入水温度Tinと外気温Toとに基づいて決定される効率の良い運転条件でヒートポンプ装置2を運転することが望ましい。このとき、ヒートポンプ装置2での出湯温度(加熱温度)を、ヒートポンプ単独運転時の出湯温度(タンク8に貯えるべき所要湯温)よりも低い温度としてよく、効率を優先して出湯温度(加熱温度)を低めに設定してよい。さらに、制御手段30は、ヒートポンプ装置2から出た湯の温度が、タンク8に貯えるべき所要湯温に対して不足する分を、ボイラ3で昇温するようにボイラ3を動作させることが望ましい。このようにすることで、タンク8内の低温水の量または外気温Toが、ヒートポンプ装置2を高効率で運転できる最適条件の範囲外のときでも、ヒートポンプ装置2で省エネルギー性の高い加熱を行いながら、ヒートポンプ装置2の加熱温度の所要湯温に対する不足分をボイラ3での加熱で補うことができる。そのため、システム全体としての省エネルギーな運転が可能となる。   When carrying out the heat pump / boiler combined operation, it is desirable that the control means 30 operates the heat pump device 2 under efficient operating conditions determined based on the incoming water temperature Tin and the outside air temperature To. At this time, the tapping temperature (heating temperature) in the heat pump device 2 may be lower than the tapping temperature (required hot water temperature to be stored in the tank 8) at the time of independent operation of the heat pump. ) May be set lower. Furthermore, the control means 30 preferably operates the boiler 3 so that the temperature of the hot water discharged from the heat pump device 2 is insufficient with respect to the required hot water temperature to be stored in the tank 8. . By doing in this way, even when the amount of low-temperature water in the tank 8 or the outside air temperature To is outside the range of the optimum conditions where the heat pump device 2 can be operated with high efficiency, the heat pump device 2 performs highly energy-saving heating. However, the shortage of the heating temperature of the heat pump device 2 with respect to the required hot water temperature can be compensated by heating with the boiler 3. Therefore, energy-saving operation as a whole system is possible.
図2は、上述した本実施の形態1の制御動作を示すフローチャートである。制御手段30は、図2のフローチャートの処理を実施する。図2のステップS1で、制御手段30は、入水温度センサ19で検知される入水温度Tinが水温閾値を超えるかどうかを判断し、入水温度Tinが水温閾値を超える場合にはステップS2に進み、そうでない場合にはステップS3に進む。   FIG. 2 is a flowchart showing the control operation of the first embodiment described above. The control means 30 performs the process of the flowchart of FIG. In step S1 of FIG. 2, the control means 30 determines whether or not the incoming water temperature Tin detected by the incoming water temperature sensor 19 exceeds the water temperature threshold. If the incoming water temperature Tin exceeds the water temperature threshold, the process proceeds to step S2. Otherwise, the process proceeds to step S3.
ステップS2では、制御手段30は、ボイラ単独運転を選択し、その後、本フローチャートの処理を終了する。ステップS3では、制御手段30は、タンク温度センサ8aの検知温度に基づいてタンク8内の低温水の量を算出する。ステップS3では、さらに、制御手段30は、タンク8内の低温水の量が水量閾値以上であるという第一条件と、外気温センサ2aで検知される外気温Toが外気温閾値以上であるという第二条件との双方が成立しているかどうかを判断する。制御手段30は、第一条件及び第二条件の両方が成立している場合にはステップS4に進み、第一条件及び第二条件の一方または両方が不成立である場合にはステップS5に進む。   In step S2, the control means 30 selects the boiler single operation, and then ends the processing of this flowchart. In step S3, the control means 30 calculates the amount of low-temperature water in the tank 8 based on the temperature detected by the tank temperature sensor 8a. In step S3, the control means 30 further states that the amount of the low-temperature water in the tank 8 is equal to or greater than the water amount threshold, and the outside air temperature To detected by the outside air temperature sensor 2a is equal to or greater than the outside air temperature threshold. It is determined whether or not both of the second conditions are satisfied. The control means 30 proceeds to step S4 when both the first condition and the second condition are satisfied, and proceeds to step S5 when one or both of the first condition and the second condition are not satisfied.
ステップS4では、制御手段30は、ヒートポンプ単独運転を選択し、その後、本フローチャートの処理を終了する。ステップS5では、制御手段30は、ヒートポンプ・ボイラ併用運転を選択し、その後、本フローチャートの処理を終了する。   In step S4, the control means 30 selects the heat pump single operation, and then ends the processing of this flowchart. In step S5, the control means 30 selects the heat pump / boiler combined operation, and thereafter ends the processing of this flowchart.
なお、給湯負荷6からの出湯が短時間に集中した場合など、タンク8の残湯量が不足した場合は、制御手段30は、給湯負荷6からの出湯要求を満足させるために、図2のフローチャートにかかわらず、ヒートポンプ・ボイラ併用運転を実施しても良い。ヒートポンプ・ボイラ併用運転は、ボイラ3とヒートポンプ装置2とのいずれか一方を動作させる運転に比べて、単位時間当たりの湯の生成量を多くできる。そのため、タンク8の残湯量が不足した場合には、ヒートポンプ・ボイラ併用運転を実施することで、給湯負荷6からの出湯要求に対して確実に対応することが可能となる。この場合のヒートポンプ・ボイラ併用運転は、前述した運転(ヒートポンプ・ボイラ直列運転)と同様でも良いが、次のような運転(ヒートポンプ・ボイラ並列運転)でも良い。ヒートポンプ・ボイラ並列運転では、制御手段30は、流路切替弁18のaポートとbポートとを導通させてcポートを遮断する状態とし、ヒートポンプ装置2、ヒートポンプ循環ポンプ13、ボイラ3、及びボイラ循環ポンプ17を働かせる。ヒートポンプ・ボイラ並列運転では、ヒートポンプ装置2で加熱された湯と、ボイラ3で加熱された湯とが合流してタンク8の上部に流入する。ヒートポンプ・ボイラ並列運転は、ヒートポンプ・ボイラ直列運転に比べ、単位時間当たりの湯の供給能力をさらに大きくできる。ヒートポンプ・ボイラ並列運転では、制御手段30は、ヒートポンプ装置2で生成される湯量が所要湯量に対して不足する分の湯量をボイラ3で生成するようにボイラ3及びボイラ循環ポンプ17を制御することが望ましい。   In addition, when the amount of remaining hot water in the tank 8 is insufficient, such as when hot water from the hot water supply load 6 is concentrated in a short time, the control unit 30 performs the flow chart of FIG. 2 in order to satisfy the request for hot water from the hot water supply load 6. Regardless of the operation, the heat pump / boiler combined operation may be performed. The heat pump / boiler combined operation can increase the amount of hot water generated per unit time as compared with an operation in which either one of the boiler 3 and the heat pump device 2 is operated. Therefore, when the amount of remaining hot water in the tank 8 is insufficient, it is possible to reliably respond to the hot water request from the hot water supply load 6 by performing the heat pump / boiler combined operation. The heat pump / boiler combined operation in this case may be the same as the above-described operation (heat pump / boiler serial operation), but may be the following operation (heat pump / boiler parallel operation). In the heat pump / boiler parallel operation, the control means 30 makes the a port and the b port of the flow path switching valve 18 conductive and shuts off the c port, and the heat pump device 2, the heat pump circulation pump 13, the boiler 3, and the boiler The circulation pump 17 is operated. In the heat pump / boiler parallel operation, the hot water heated by the heat pump device 2 and the hot water heated by the boiler 3 merge and flow into the upper portion of the tank 8. The heat pump / boiler parallel operation can further increase the hot water supply capacity per unit time as compared with the heat pump / boiler serial operation. In the heat pump / boiler parallel operation, the control means 30 controls the boiler 3 and the boiler circulation pump 17 so that the boiler 3 generates an amount of hot water that is insufficient for the required amount of hot water generated by the heat pump device 2. Is desirable.
本実施の形態1では、図2のステップS3で、上述した第一条件及び第二条件の成否を判断しているが、外気温に関する判断を行わず、タンク8内の低温水の量に基づいた判断だけにしても良い。特に、気候の温暖な地域では、外気温が外気温閾値以下になる可能性が低いので、外気温に関する判断が不要である。   In the first embodiment, whether or not the first condition and the second condition described above are satisfied is determined in step S3 in FIG. 2, but the determination regarding the outside air temperature is not performed, and the determination is based on the amount of low-temperature water in the tank 8. It may be just a judgment. In particular, in regions where the climate is warm, it is unlikely that the outside air temperature will be less than or equal to the outside air temperature threshold.
本実施の形態1では、第一加熱手段はヒートポンプ装置2を用いた構成とし、第二加熱手段はボイラ3を用いた構成としているが、本発明における第一加熱手段及び第二加熱手段はこのような構成に限定されるものではない。本発明における第一加熱手段は、入水温度が高くなるにつれてエネルギー効率が低下し、かつ、起動から定格運転状態になるまでに要する時間が第二加熱手段に比べて長いものであれば良い。第二加熱手段は、入水温度の変化に対するエネルギー効率の変動が第一加熱手段に比べて小さいものであれば良い。また、本発明において、第二加熱手段は、第一加熱手段に比べて、加熱能力(時間当たりの加熱量)が高いものであることが望ましい。また、第一加熱手段は、第二加熱手段に比べて、エネルギー効率が高いか、またはエネルギーコストが低いものであることが望ましい。   In the first embodiment, the first heating unit is configured using the heat pump device 2 and the second heating unit is configured using the boiler 3, but the first heating unit and the second heating unit in the present invention are the same. It is not limited to such a configuration. The first heating means in the present invention only needs to have a lower energy efficiency as the incoming water temperature becomes higher and a longer time is required from the start to the rated operation state than the second heating means. The 2nd heating means should just be a thing with the fluctuation | variation of the energy efficiency with respect to the change of incoming water temperature small compared with a 1st heating means. In the present invention, it is desirable that the second heating means has a higher heating capacity (heating amount per hour) than the first heating means. In addition, it is desirable that the first heating unit has higher energy efficiency or lower energy cost than the second heating unit.
1 ハイブリッド給湯システム、2 ヒートポンプ装置、2a 外気温センサ、3 ボイラ、4 給水流路、5 給湯流路、6 給湯負荷、8 タンク、8a タンク温度センサ、10 ヒートポンプ入流路、11 ヒートポンプ出流路、12 タンク上部流路、13 ヒートポンプ循環ポンプ、14 ボイラ経由流路、15 ボイラ入流路、16 ボイラ出流路、17 ボイラ循環ポンプ、18 流路切替弁、19 入水温度センサ、20 加熱温度センサ、30 制御手段、31 操作手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hybrid hot water supply system, 2 Heat pump apparatus, 2a Outside air temperature sensor, 3 Boiler, 4 Water supply flow path, 5 Hot water supply flow path, 6 Hot water supply load, 8 Tank, 8a Tank temperature sensor, 10 Heat pump inflow path, 11 Heat pump outflow path, 12 tank upper flow path, 13 heat pump circulation pump, 14 boiler flow path, 15 boiler inlet flow path, 16 boiler outlet flow path, 17 boiler circulation pump, 18 flow path switching valve, 19 incoming water temperature sensor, 20 heating temperature sensor, 30 Control means, 31 operation means

Claims (5)

  1. 給湯負荷に接続されるタンクと、
    前記タンクの下部及び上部に接続され、水を加熱する第一加熱手段と、
    前記タンクの下部及び上部に接続され、水を加熱する第二加熱手段と、
    前記タンクの下部から取り出された水を前記第二加熱手段で加熱せずに前記第一加熱手段で加熱して前記タンクの上部に戻す第一加熱運転と、前記タンクの下部から取り出された水を前記第一加熱手段で加熱せずに前記第二加熱手段で加熱して前記タンクの上部に戻す第二加熱運転と、前記タンクの下部から取り出された水を前記第一加熱手段及び前記第二加熱手段で加熱して前記タンクの上部に戻す併用加熱運転とのうちのいずれかを選択する制御手段と、
    前記タンクにある水の温度及び量を検知する水温・水量検知手段と、
    を備え、
    前記第一加熱手段は、入水温度が高くなるにつれてエネルギー効率が低下し、かつ、起動から定格運転状態になるまでに要する時間が前記第二加熱手段に比べて長く、
    前記制御手段は、前記第一加熱運転、前記第二加熱運転、及び前記併用加熱運転のうちのいずれかを選択するときに、前記水温・水量検知手段の検知結果に基づいた判断を行い、
    前記水温・水量検知手段は、前記タンクにある水温閾値以下の低温水の量を検知可能であり、
    前記制御手段は、加熱前の水の温度が前記水温閾値より高い場合には前記第二加熱運転を選択し、前記タンクにある前記低温水の量が水量閾値以上である場合には前記第一加熱運転を選択するハイブリッド給湯システム。
    A tank connected to a hot water supply load;
    A first heating means connected to the lower and upper parts of the tank for heating water;
    A second heating means connected to the lower and upper parts of the tank for heating water;
    A first heating operation in which water taken out from the lower part of the tank is heated by the first heating means without being heated by the second heating means and returned to the upper part of the tank; and water taken out from the lower part of the tank Heating by the second heating means and returning to the upper part of the tank without being heated by the first heating means, and water taken out from the lower part of the tank is supplied to the first heating means and the first Control means for selecting either one of the combined heating operation for heating by two heating means and returning to the upper part of the tank;
    Water temperature / water quantity detection means for detecting the temperature and amount of water in the tank;
    With
    The first heating means has a lower energy efficiency as the incoming water temperature becomes higher, and the time required from starting to the rated operation state is longer than that of the second heating means,
    Wherein, the first heating operation, the second heating operation, and when selecting one of the combination heating operation, have rows determined based on the detection result of the temperature-water detecting means,
    The water temperature / water amount detection means is capable of detecting the amount of low temperature water below the water temperature threshold in the tank,
    The control means selects the second heating operation when the temperature of the water before heating is higher than the water temperature threshold, and when the amount of the low temperature water in the tank is equal to or higher than the water amount threshold, Hybrid hot water supply system that selects heating operation .
  2. 給湯負荷に接続されるタンクと、
    前記タンクの下部及び上部に接続され、水を加熱する第一加熱手段と、
    前記タンクの下部及び上部に接続され、水を加熱する第二加熱手段と、
    前記タンクの下部から取り出された水を前記第二加熱手段で加熱せずに前記第一加熱手段で加熱して前記タンクの上部に戻す第一加熱運転と、前記タンクの下部から取り出された水を前記第一加熱手段で加熱せずに前記第二加熱手段で加熱して前記タンクの上部に戻す第二加熱運転と、前記タンクの下部から取り出された水を前記第一加熱手段及び前記第二加熱手段で加熱して前記タンクの上部に戻す併用加熱運転とのうちのいずれかを選択する制御手段と、
    前記タンクにある水の温度及び量を検知する水温・水量検知手段と、
    を備え、
    前記第一加熱手段は、入水温度が高くなるにつれてエネルギー効率が低下し、かつ、起動から定格運転状態になるまでに要する時間が前記第二加熱手段に比べて長く、
    前記制御手段は、前記第一加熱運転、前記第二加熱運転、及び前記併用加熱運転のうちのいずれかを選択するときに、前記水温・水量検知手段の検知結果に基づいた判断を行い、
    外気温を検知する外気温検知手段をさらに備え、
    前記第一加熱手段は、外気温が低くなるにつれてエネルギー効率が低下し、
    前記水温・水量検知手段は、前記タンクにある水温閾値以下の低温水の量を検知可能であり、
    前記制御手段は、加熱前の水の温度が前記水温閾値より高い場合には前記第二加熱運転を選択し、前記タンクにある前記低温水の量が水量閾値以上で、かつ、前記外気温検知手段で検知された温度が外気温閾値以上である場合には前記第一加熱運転を選択するハイブリッド給湯システム。
    A tank connected to a hot water supply load;
    A first heating means connected to the lower and upper parts of the tank for heating water;
    A second heating means connected to the lower and upper parts of the tank for heating water;
    A first heating operation in which water taken out from the lower part of the tank is heated by the first heating means without being heated by the second heating means and returned to the upper part of the tank; and water taken out from the lower part of the tank Heating by the second heating means and returning to the upper part of the tank without being heated by the first heating means, and water taken out from the lower part of the tank is supplied to the first heating means and the first Control means for selecting either one of the combined heating operation for heating by two heating means and returning to the upper part of the tank;
    Water temperature / water quantity detection means for detecting the temperature and amount of water in the tank;
    With
    The first heating means has a lower energy efficiency as the incoming water temperature becomes higher, and the time required from starting to the rated operation state is longer than that of the second heating means,
    Wherein, the first heating operation, the second heating operation, and when selecting one of the combination heating operation, have rows determined based on the detection result of the temperature-water detecting means,
    It further includes an outside air temperature detecting means for detecting the outside air temperature,
    The first heating means decreases in energy efficiency as the outside air temperature decreases,
    The water temperature / water amount detection means is capable of detecting the amount of low temperature water below the water temperature threshold in the tank,
    The control means selects the second heating operation when the temperature of the water before heating is higher than the water temperature threshold, the amount of the low-temperature water in the tank is equal to or higher than the water amount threshold, and the outside air temperature detection A hybrid hot water supply system that selects the first heating operation when the temperature detected by the means is equal to or higher than an outside air temperature threshold .
  3. 前記制御手段は、前記第一加熱運転を選択する条件及び前記第二加熱運転を選択する条件が成立しない場合には前記併用加熱運転を選択する請求項または請求項に記載のハイブリッド給湯システム。 The hybrid hot water supply system according to claim 1 or 2 , wherein the control means selects the combined heating operation when a condition for selecting the first heating operation and a condition for selecting the second heating operation are not satisfied. .
  4. 前記制御手段は、前記併用加熱運転を実施するときに、所要湯温または所要湯量に対して、前記第一加熱手段で生成された湯の温度または量が不足する分を、前記第二加熱手段の稼動で補うように制御する請求項1から請求項のいずれか一項に記載のハイブリッド給湯システム。 When the combined heating operation is carried out, the control means calculates the amount of the hot water generated by the first heating means that is insufficient with respect to the required hot water temperature or the required hot water volume as the second heating means. The hybrid hot water supply system according to any one of claims 1 to 3 , which is controlled so as to be supplemented by the operation of.
  5. 前記第一加熱手段の水出口と前記タンクの上部とを前記第二加熱手段を介さずに接続する流路と、前記第一加熱手段の水出口を前記第二加熱手段の水入口に接続する流路とを切り替える流路切替手段を備える請求項1から請求項のいずれか一項に記載のハイブリッド給湯システム。 A flow path connecting the water outlet of the first heating means and the upper part of the tank without passing through the second heating means, and connecting the water outlet of the first heating means to the water inlet of the second heating means. The hybrid hot water supply system according to any one of claims 1 to 4, further comprising a flow path switching unit that switches between the flow paths.
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