JP7116907B2 - hot water storage system - Google Patents

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  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Description

本発明は、ヒートポンプ熱源機と補助熱源機を備えて商用電源及び太陽光等を利用して発電する家庭用の発電装置からの電力によって作動する貯湯給湯システムに関し、特に学習記憶した給湯使用状況に基づいて将来の給湯使用の予測を行い、その予測に基づいて貯湯運転を行う貯湯給湯システムに関する。 The present invention relates to a hot water storage and hot water supply system that is equipped with a heat pump heat source and an auxiliary heat source and is operated by electric power from a power generator for household use that utilizes a commercial power source and sunlight, and in particular, according to the hot water supply usage situation that has been learned and stored. The present invention relates to a hot water storage and hot water supply system that predicts future hot water supply use based on the prediction and performs hot water storage operation based on the prediction.

従来から、給湯等に使用する湯水を加熱して貯湯タンクに貯湯するためのヒートポンプ熱源機と、給湯等の使用時に湯水を加熱する燃焼式の補助熱源機を備えた貯湯給湯装置が広く使用されている。通常、補助熱源機の運転効率よりもヒートポンプ熱源機の運転効率が優れているため、このような貯湯給湯装置は、学習記憶した給湯使用状況に基づいて将来の給湯使用を予測して給湯使用の前に給湯に必要な湯水を貯湯タンクに貯湯するために、ヒートポンプ熱源機を使用した貯湯運転を行うように構成されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a hot water storage and hot water supply apparatus equipped with a heat pump heat source for heating hot water to be used for hot water supply and storing it in a hot water storage tank and a combustion auxiliary heat source for heating hot water when hot water is used has been widely used. ing. Since the operating efficiency of the heat pump heat source machine is generally superior to that of the auxiliary heat source machine, such a hot water storage/hot water supply apparatus predicts future hot water supply use based on the learned and stored hot water use status, and determines the hot water supply use. In order to store hot water required for hot water supply in the hot water storage tank, the hot water storage operation using the heat pump heat source is configured to be performed.

一方、太陽光や風力を利用する発電装置を備えた家庭では、その発電電力を家庭の電力使用先に供給し、発電電力がその家庭の使用電力を上回っている場合にその余剰分の電力を外部に売電することによって、家庭におけるエネルギーコストを低減している。この売電価格は低下傾向にあって商用電源の電力価格との差が小さくなっているため、売電するよりも家庭での使用を優先させるニーズがある。例えば特許文献1のように、太陽光発電装置と蓄電装置を備えた家庭の貯湯給湯装置において、将来の予測発電量と蓄電装置の残電力量の合計から将来の予測消費電力量を差し引いて残った余剰電力量に応じて貯湯温度を変更し、余剰電力を使用して貯湯する技術が知られている。 On the other hand, households equipped with power generators that use solar or wind power supply the generated power to the household's power consumers, and if the generated power exceeds the power consumption of the household, the surplus power is used. By selling electricity to the outside, household energy costs are reduced. Since the selling price of this power is on a downward trend and the difference between it and the price of commercial power is getting smaller, there is a need to give priority to household use over selling power. For example, as in Patent Document 1, in a domestic hot water storage and hot water supply device equipped with a photovoltaic power generation device and an electricity storage device, the remaining amount after subtracting the future predicted power consumption from the total of the future predicted power generation amount and the remaining power amount of the power storage device There is known a technique of changing the stored hot water temperature according to the amount of surplus electric power obtained and storing hot water using the surplus electric power.

特開2017-36842号公報JP 2017-36842 A

しかし、特許文献1の技術は、貯湯タンクが貯湯温度の湯水で満たされるまで貯湯するので、給湯に使用されずに放熱して無駄になる熱量が増える虞があり好ましくない。また、余剰電力を給湯に使用されない湯水の加熱に使用して売電できないため、エネルギーコストの低減に改善の余地がある。 However, in the technique disclosed in Patent Document 1, hot water is stored until the hot water storage tank is filled with hot water at the hot water storage temperature. In addition, since surplus power cannot be used to heat hot water that is not used for hot water supply and sold, there is room for improvement in reducing energy costs.

本発明の目的は、給湯に必要な熱量を給湯使用前に貯湯し、その貯湯に発電装置の余剰電力を使用してエネルギーコストを低減する貯湯給湯システムを提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a hot water storage and hot water supply system that stores the amount of heat required for hot water supply before using the hot water and uses the surplus electric power of the power generator for the stored hot water to reduce the energy cost.

請求項1の貯湯給湯システムは、電力により駆動するヒートポンプ熱源機と、前記ヒートポンプ熱源機で加熱した湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンクの湯水を再加熱するための補助熱源機と、発電装置と、学習記憶した給湯使用状況に基づき予測した将来の給湯使用量に相当する必要熱量を給湯使用前に貯湯するように貯湯運転を制御する制御手段を備え、前記制御手段に発電装置の発電電力と家庭の使用電力を測定する電力測定手段が通信可能に接続された貯湯給湯システムにおいて、前記制御手段は、前記発電装置の発電電力から家庭の使用電力を差し引いた余剰電力の情報を学習記憶して将来の余剰電力を予測する余剰電力予測機能を備え、前記予測された余剰電力を用いた前記貯湯運転を許可する許可時間帯を設定するための設定手段を備え、前記許可時間帯に予測された余剰電力がある場合には、ヒートポンプ熱源機を発電装置による電力で運転し、それ以外の場合にはヒートポンプ熱源機を商用電力を併用して運転するように構成し、前記制御手段は、給湯使用開始時刻を予測すると共に、前記予測された余剰電力を越えないように制限した前記ヒートポンプ熱源機の加熱能力で前記必要熱量の貯湯に要する必要時間を算出し、前記給湯使用開始時刻から前記必要時間だけ繰上げた前記貯湯運転の開始時刻を設定することを特徴としている。 The hot water storage and hot water supply system according to claim 1 comprises a heat pump heat source device driven by electric power, a hot water storage tank for storing hot water heated by the heat pump heat source device, an auxiliary heat source device for reheating the hot water in the hot water storage tank, and power generation . and a control means for controlling the hot water storage operation so as to store the required amount of heat corresponding to the future hot water consumption amount predicted based on the learned and stored hot water consumption before using the hot water supply. In a hot water storage and hot water supply system in which power measuring means for measuring power and household power consumption are communicably connected, the control means learns and stores information on surplus power obtained by subtracting household power consumption from the power generated by the power generator. a surplus power prediction function for predicting future surplus power by using the predicted surplus power; setting means for setting a permission time zone for permitting the hot water storage operation using the predicted surplus power; When there is surplus electricity generated, the heat pump heat source machine is operated with electric power from the power generation device, and in other cases, the heat pump heat source machine is operated with commercial power, and the control means comprises: Predicting the hot water supply start time, calculating the necessary time required to store the required amount of hot water with the heating capacity of the heat pump heat source device limited so as not to exceed the predicted surplus power, and calculating the required time from the hot water supply start time It is characterized by setting the start time of the hot water storage operation advanced by the necessary time.

上記構成によれば、給湯使用前に必要熱量を貯湯することができ、その必要熱量の貯湯運転に余剰電力を最大限使用することによって、貯湯運転に使用する商用電源の電力を低減してエネルギーコストを低減することができる。 According to the above configuration, the required amount of heat can be stored before the hot water supply is used, and by maximally using the surplus power for the hot water storage operation of the required amount of heat, the electric power of the commercial power supply used for the hot water storage operation can be reduced and the energy can be saved. Cost can be reduced.

そして、家庭における電力使用が少ない時間帯を許可時間帯に設定することができ、余剰電力が多い許可時間帯に余剰電力を最大限使用する貯湯運転を行うことによって商用電源の電力の使用を低減することができる。 In addition, it is possible to set the time periods when household power consumption is low as permitted time periods, and during the permitted time periods when there is a large amount of surplus power, hot water storage operation is performed to maximize the use of surplus power, thereby reducing the use of commercial power supply. can do.

本発明の貯湯給湯システムによれば、給湯に必要な熱量を給湯使用前に貯湯し、その貯湯に発電装置の余剰電力を使用してエネルギーコストを低減することができる。 According to the hot water storage and hot water supply system of the present invention, the amount of heat necessary for hot water supply can be stored before hot water supply is used, and the surplus electric power of the power generation device can be used for the hot water storage, thereby reducing the energy cost.

本発明の実施例に係る貯湯給湯システムの全体構成を示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the whole hot-water storage hot-water supply system structure which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係るヒートポンプ熱源機と貯湯給湯ユニットの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the heat pump heat-source equipment and hot-water storage hot-water supply unit which concern on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る必要熱量の貯湯運転のフローチャートである。4 is a flow chart of a hot water storage operation with a required amount of heat according to an embodiment of the present invention. ヒートポンプ熱源機の最大加熱能力で必要熱量を貯湯する例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of storing the required amount of heat with the maximum heating capacity of the heat pump heat source equipment; 余剰電力に基づき制限した加熱能力で必要熱量を貯湯する例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of storing the required amount of heat with a limited heating capacity based on surplus electric power;

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form for implementing this invention is demonstrated based on an Example.

最初に図1、図2に基づいて本発明の貯湯給湯システム1の全体構成について説明する。
貯湯給湯システム1は、ヒートポンプ熱源機2と、貯湯給湯ユニット3と、家庭用の発電装置として太陽光発電装置4を備えている。貯湯給湯ユニット3は、貯湯運転によりヒートポンプ熱源機2で加熱した湯水を貯湯する貯湯タンク11と、貯湯タンク11の湯水を再加熱するための燃焼式の補助熱源機12と、将来の給湯使用を予測して給湯使用前に必要熱量を貯湯タンク11に貯湯するように貯湯運転を制御する制御部13(制御手段)等を備えている。ヒートポンプ熱源機2は、制御部13からの貯湯運転の指令に基づいて、外気から吸熱して貯湯タンク11の湯水を加熱し、この加熱した湯水を貯湯タンク11に戻して貯湯する。
First, based on FIGS. 1 and 2, the overall configuration of a hot water storage and hot water supply system 1 of the present invention will be described.
The hot water storage and hot water supply system 1 includes a heat pump heat source device 2, a hot water storage and hot water supply unit 3, and a solar power generation device 4 as a household power generation device. The hot water storage and hot water supply unit 3 includes a hot water storage tank 11 for storing hot water heated by the heat pump heat source device 2 in the hot water storage operation, a combustion auxiliary heat source device 12 for reheating the hot water in the hot water storage tank 11, and future hot water supply use. A control unit 13 (control means) or the like is provided for controlling the hot water storage operation so as to predict and store the required amount of heat in the hot water storage tank 11 before hot water supply is used. The heat pump heat source device 2 absorbs heat from the outside air to heat hot water in the hot water storage tank 11 based on a hot water storage operation command from the control unit 13, and returns the heated hot water to the hot water storage tank 11 for storage.

太陽光発電装置4は、太陽光で発電するソーラーパネル5が発電した直流電力をまとめるために接続された接続箱6と、接続箱6からの直流電力を交流電力(発電電力)に変換するために接続されたパワーコンディショナ7と、パワーコンディショナ7からの発電電力を家庭内の使用箇所に分配可能なように接続された分電盤8で構成されている。分電盤8は、商用電源線9からの交流電力(商用電力)も家庭内の使用箇所に分配する。この分電盤8は、太陽光発電装置4の発電電力と家庭の使用電力を測定する電力測定手段でもある。パワーコンディショナ7から供給される発電電力を家庭内に分配して余った電力は、分電盤8から商用電源線9を介して外部に送って売電される。 The photovoltaic power generation device 4 includes a junction box 6 connected to combine the DC power generated by the solar panel 5 that generates power from sunlight, and for converting the DC power from the junction box 6 into AC power (generated power). and a power distribution board 8 connected so that the power generated by the power conditioner 7 can be distributed to the points of use in the home. The distribution board 8 also distributes AC power (commercial power) from the commercial power supply line 9 to locations of use in the home. This distribution board 8 is also a power measuring means for measuring the power generated by the photovoltaic power generation device 4 and the power used by the household. The power generated by the power conditioner 7 is distributed in the home, and the surplus power is sent from the distribution board 8 to the outside through the commercial power line 9 and sold.

分電盤8から分配される電力の一部は、電源線3aを介して貯湯給湯ユニット3に供給され、貯湯給湯ユニット3から電源線2aを介してヒートポンプ熱源機2に供給される。ヒートポンプ熱源機2及び貯湯給湯ユニット3は、分電盤8から分配される発電電力及び商用電力を夫々単独で使用して、又はこれらを併用して駆動される。 A part of the electric power distributed from the distribution board 8 is supplied to the hot water storage and hot water supply unit 3 via the power supply line 3a, and is supplied from the hot water storage and hot water supply unit 3 to the heat pump heat source device 2 via the power supply line 2a. The heat pump heat source device 2 and the hot water storage and hot water supply unit 3 are driven using the generated power and the commercial power distributed from the distribution board 8, either alone or in combination.

貯湯給湯ユニット3は、貯湯運転により貯湯タンク11に貯湯した湯水を給湯や浴槽29の湯張りに使用する。また、貯湯タンク11の湯水を使用できない温度の給湯や浴槽29の追焚運転等の場合に、補助熱源機12において燃料を燃焼させて加熱した湯水を給湯や追焚運転等に使用する。 The hot water storage unit 3 uses the hot water stored in the hot water storage tank 11 in the hot water storage operation to supply hot water and fill the bathtub 29 with hot water. In addition, in the case of hot water supply at a temperature at which the hot water in the hot water storage tank 11 cannot be used or reheating operation of the bathtub 29, the hot water heated by burning fuel in the auxiliary heat source device 12 is used for hot water supply or reheating operation.

貯湯タンク11の上部には、貯湯タンク11に貯湯した湯水を出湯するための出湯通路14が接続されている。出湯通路14は湯水混合弁15に接続され、湯水混合弁15に供給する湯水の温度を検知するための出湯温度センサ14aを備えている。また、貯湯タンク11の下部には、貯湯タンク11に上水源から上水を供給するための給水通路16が接続されている。給水通路16には、上水の温度を検知するための給水温度センサ16aが配設されている。 A hot water discharge passage 14 for discharging hot water stored in the hot water storage tank 11 is connected to the upper portion of the hot water storage tank 11 . The outlet hot water passage 14 is connected to a hot water mixing valve 15 and has a hot water temperature sensor 14 a for detecting the temperature of hot water supplied to the hot water mixing valve 15 . A water supply passage 16 for supplying clean water from a clean water source to the hot water storage tank 11 is connected to the lower portion of the hot water storage tank 11 . The water supply passage 16 is provided with a water supply temperature sensor 16a for detecting the temperature of tap water.

湯水混合弁15は、出湯通路14の湯水と、給水通路16から分岐して湯水混合弁15に上水を供給可能に接続されたバイパス通路17の上水を混合する。この湯水混合弁15の混合比率を調整することによって給湯温度を調整する。湯水混合弁15には給湯通路18が接続され、湯水混合弁15で混合された湯水は、給湯時には給湯通路18を流通して図示外の給湯栓等に供給され、湯張り時には給湯通路18から分岐して追焚回路32に接続する湯張り通路19を介して浴槽29に供給される。給湯通路18には、給湯温度を検知するための給湯温度センサ18aが配設されている。 The hot water mixing valve 15 mixes the hot water in the hot water outlet passage 14 and the clean water in the bypass passage 17 branched from the water supply passage 16 and connected to the hot water mixing valve 15 so as to supply clean water. By adjusting the mixing ratio of the hot water mixing valve 15, the hot water supply temperature is adjusted. A hot water supply passage 18 is connected to the hot water mixing valve 15, and the hot water mixed by the hot water mixing valve 15 flows through the hot water supply passage 18 during hot water supply and is supplied to a hot water supply valve (not shown) or the like, and is supplied from the hot water supply passage 18 when hot water is filled. The hot water is supplied to the bathtub 29 through the hot water filling passage 19 branched and connected to the reheating circuit 32 . The hot water supply passage 18 is provided with a hot water supply temperature sensor 18a for detecting the temperature of the hot water supply.

貯湯タンク11の下部にはヒートポンプ熱源機2に湯水を供給する上流加熱通路21aが接続され、このヒートポンプ熱源機2で加熱された湯水を貯湯タンク11に戻す下流加熱通路21bが貯湯タンク11の上部に接続されて、貯湯タンク11とヒートポンプ熱源機2の間で沸き上げポンプ22により湯水が循環可能な循環加熱回路21が形成されている。貯湯運転は、貯湯タンク11の湯水をヒートポンプ熱源機2で設定された貯湯温度に加熱して貯湯タンク11の上部から貯湯する。上流加熱通路21aには温度センサ23a、下流加熱通路21bには温度センサ23bが配設されている。 An upstream heating passage 21 a that supplies hot water to the heat pump heat source device 2 is connected to the lower portion of the hot water storage tank 11 , and a downstream heating passage 21 b that returns hot water heated by the heat pump heat source device 2 to the hot water storage tank 11 is connected to an upper portion of the hot water storage tank 11 . , and a circulation heating circuit 21 in which hot water can be circulated between the hot water storage tank 11 and the heat pump heat source device 2 by a boiling pump 22 is formed. In the hot water storage operation, hot water in the hot water storage tank 11 is heated to a hot water storage temperature set by the heat pump heat source device 2 and is stored from the top of the hot water storage tank 11 . A temperature sensor 23a is provided in the upstream heating passage 21a, and a temperature sensor 23b is provided in the downstream heating passage 21b.

貯湯タンク11の外周部には、貯湯タンク11内の湯水の温度と量を検知する複数の貯湯温度センサ11a~11dが上下方向に所定の間隔を空けて設けられている。これら貯湯温度センサ11a~11d及び貯湯タンク11は、貯湯タンク11からの放熱を低減する図示外の保温材により覆われている。 A plurality of stored hot water temperature sensors 11a to 11d for detecting the temperature and amount of hot water in the hot water storage tank 11 are provided on the outer periphery of the hot water storage tank 11 at predetermined intervals in the vertical direction. These hot water temperature sensors 11a to 11d and the hot water tank 11 are covered with a heat insulating material (not shown) that reduces heat radiation from the hot water tank 11. As shown in FIG.

貯湯タンク11の湯水を補助熱源機12で加熱するための補助加熱通路24は、出湯通路14から分岐されて補助熱源機12に接続されている。補助熱源機12で加熱した湯水を出湯するための補助出湯通路25は、補助加熱通路24の分岐部より下流側の出湯通路14に水比例弁26を介して接続されている。補助加熱通路24には、三方弁27と補助熱源機12に湯水を送るためのポンプ28が配設されている。 An auxiliary heating passage 24 for heating the hot water in the hot water storage tank 11 with the auxiliary heat source machine 12 is branched from the hot water discharge passage 14 and connected to the auxiliary heat source machine 12 . An auxiliary hot water discharge passage 25 for discharging hot water heated by the auxiliary heat source machine 12 is connected to the hot water discharge passage 14 on the downstream side of the branch portion of the auxiliary heating passage 24 via a water proportional valve 26 . The auxiliary heating passage 24 is provided with a three-way valve 27 and a pump 28 for sending hot water to the auxiliary heat source machine 12 .

補助出湯通路25から分岐した熱交換器通路30は、三方弁27に接続されている。三方弁27は、貯湯タンク11の湯水又は熱交換器通路30の湯水を補助熱源機12に供給可能となるように切換えられる。熱交換器通路30には熱交換器30aと開閉弁30bが配設されている。また、給水通路16から分岐した分岐通路部16bが熱交換器通路30の開閉弁30bと三方弁27の間に接続されている。熱交換器30aは、追焚ポンプ31の作動により追焚回路32を流れる浴槽29の湯水を補助熱源機12で加熱した湯水との熱交換により加熱する追焚運転に使用される。 A heat exchanger passage 30 branched from the auxiliary hot water outlet passage 25 is connected to a three-way valve 27 . The three-way valve 27 is switched so that hot water in the hot water storage tank 11 or hot water in the heat exchanger passage 30 can be supplied to the auxiliary heat source device 12 . The heat exchanger passage 30 is provided with a heat exchanger 30a and an on-off valve 30b. A branch passage portion 16 b branched from the water supply passage 16 is connected between the on-off valve 30 b of the heat exchanger passage 30 and the three-way valve 27 . The heat exchanger 30 a is used for a reheating operation in which the hot water in the bathtub 29 flowing through the reheating circuit 32 is heated by the operation of the reheating pump 31 and the hot water heated by the auxiliary heat source device 12 .

ヒートポンプ熱源機2は、圧縮機33、凝縮熱交換器34、膨張弁35、蒸発熱交換器36を冷媒配管により接続したヒートポンプ回路37を備えている。このヒートポンプ熱源機2は、冷媒配管に封入された冷媒を圧縮機33で圧縮して昇温し、凝縮熱交換器34において高温の冷媒との熱交換により循環加熱回路21を流通する湯水を加熱して貯湯タンク11に貯湯する。熱交換後の冷媒は、膨張弁35で膨張して外気より低温になり、蒸発熱交換器36で外気から吸熱した後、再び圧縮機33に導入される。 The heat pump heat source device 2 includes a heat pump circuit 37 in which a compressor 33, a condensing heat exchanger 34, an expansion valve 35, and an evaporative heat exchanger 36 are connected by refrigerant pipes. The heat pump heat source device 2 compresses the refrigerant enclosed in the refrigerant pipe with the compressor 33 to raise the temperature, and heats the hot water flowing through the circulation heating circuit 21 by exchanging heat with the high-temperature refrigerant in the condensation heat exchanger 34. and stores hot water in the hot water storage tank 11. After the heat exchange, the refrigerant expands in the expansion valve 35 to be lower in temperature than the outside air, absorbs heat from the outside air in the evaporative heat exchanger 36 , and is introduced into the compressor 33 again.

蒸発熱交換器36は、外気温度を検知する外気温度センサ36aと送風機36bを備えている。また、ヒートポンプ熱源機2は、圧縮機33、膨張弁35、送風機36b等を制御する補助制御部38を備えている。補助制御部38は、貯湯給湯システム1の主たる制御手段である制御部13に通信可能に接続され、制御部13の指令に基づいてヒートポンプ熱源機2を制御する。 The evaporative heat exchanger 36 includes an outside air temperature sensor 36a for detecting outside air temperature and a blower 36b. The heat pump heat source device 2 also includes an auxiliary control section 38 that controls the compressor 33, the expansion valve 35, the blower 36b, and the like. The auxiliary control unit 38 is communicably connected to the control unit 13 that is the main control means of the hot water storage and hot water supply system 1 , and controls the heat pump heat source device 2 based on commands from the control unit 13 .

制御部13には分電盤8が通信可能に接続され、制御部13が発電電力や家庭の使用電力等の電力情報を受信して売電可能な余剰電力(発電電力から使用電力を差し引いた残りの電力)の情報を得る。また、制御部13には、ユーザによる給湯設定温度の設定等の各種設定や操作のための操作端末13a(設定手段)が接続されている。 A distribution board 8 is communicably connected to the control unit 13, and the control unit 13 receives power information such as generated power and household power consumption, and stores surplus power that can be sold (generated power minus used power Remaining power) information is obtained. The control unit 13 is also connected to an operation terminal 13a (setting means) for various settings and operations such as setting of hot water supply temperature by the user.

制御部13は、出湯温度センサ14a等の検知信号に基づいて給湯運転等を制御すると共に、過去の給湯使用における給湯量や各種温度、給湯使用開始時刻等の給湯使用状況、及び過去の電力情報等を学習記憶している。そして、この給湯使用状況に基づき将来の給湯使用を予測する給湯使用予測機能と、この電力情報に基づき将来の余剰電力を予測する余剰電力予測機能を有している。そして、この給湯使用予測と余剰電力予測を所定の時間間隔(例えば5分間隔)で繰り返し行う。 The control unit 13 controls the hot water supply operation and the like based on detection signals from the outlet hot water temperature sensor 14a and the like, as well as the amount of hot water supplied in the past, various temperatures, the hot water supply usage status such as the hot water supply start time, and past power information. etc. are learned and memorized. Then, it has a hot water supply usage prediction function for predicting future hot water supply usage based on this hot water supply usage status, and a surplus power prediction function for predicting future surplus power based on this power information. Then, this hot water supply usage prediction and surplus power prediction are repeatedly performed at predetermined time intervals (for example, every 5 minutes).

給湯使用の予測において、制御部13は予測した給湯使用量に相当する必要熱量を算出する。また、余剰電力を最大限使用して商用電力の使用を抑えるために、余剰電力の予測において予測した余剰電力を超えないように、余剰電力を用いた貯湯運転のヒートポンプ熱源機2の加熱能力を制限して設定する。このとき、余剰電力を用いた貯湯運転は、家庭における電力使用が少ない許可時間帯においてのみ実行できるように、操作端末13aからその許可時間帯が設定されており、この許可時間帯の余剰電力の予測に基づいて加熱能力を設定する。予測した給湯使用開始時刻までに設定した加熱能力で必要熱量の貯湯が完了できる場合には、予測した給湯使用開始時刻から設定した加熱能力で必要熱量の貯湯に要する必要時間だけ繰上げた時刻を貯湯運転開始時刻に設定する。 In predicting the hot water supply usage, the control unit 13 calculates the required heat quantity corresponding to the predicted hot water supply usage amount. In addition, in order to maximize the use of surplus power and suppress the use of commercial power, the heating capacity of the heat pump heat source device 2 in the hot water storage operation using the surplus power is reduced so as not to exceed the predicted surplus power in the prediction of the surplus power. Set limits. At this time, the operation terminal 13a sets the permitted time period so that the hot water storage operation using the surplus power can be performed only during the permitted time period when household power consumption is low. Set heating capacity based on predictions. If the required amount of hot water can be stored with the set heating capacity by the predicted hot water supply start time, the time required to store the required amount of heat with the set heating capacity will be advanced from the predicted hot water supply start time. Set the operation start time.

一方、設定した加熱能力で予測した給湯使用開始時刻までに必要熱量の貯湯が完了できない場合には、予測した給湯使用開始時刻からヒートポンプ熱源機2の最大加熱能力で必要熱量の貯湯に要する最短時間だけ繰上げた時刻を貯湯運転開始時刻に設定する。制御部13は、設定した貯湯運転開始時刻に貯湯運転を開始し、予測した給湯使用開始時刻までに必要熱量の貯湯が完了するように貯湯運転を制御する。この制御部13による給湯使用予測に基づく貯湯運転の制御について、図3のフローチャートに基づいて説明する。図中のSi(i=1,2,・・・)はステップを表す。 On the other hand, if the required amount of hot water cannot be stored by the predicted hot water supply start time with the set heating capacity, the shortest time required to store the required amount of hot water with the maximum heating capacity of the heat pump heat source device 2 from the predicted hot water supply start time. Set the hot water storage operation start time to the time advanced by The control unit 13 starts the hot water storage operation at the set hot water storage operation start time, and controls the hot water storage operation so that the required amount of hot water is stored by the predicted hot water supply use start time. The control of the hot water storage operation based on the hot water supply usage prediction by the control unit 13 will be described with reference to the flowchart of FIG. Si (i=1, 2, . . . ) in the figure represents steps.

最初にS1において、学習記憶した給湯使用状況に基づいて将来の給湯使用量に相当する必要熱量と給湯使用開始時刻を予測してS2に進む。次にS2において、設定された許可時間帯を読込んでS3に進み、S3において現在の電力情報を取得してS4に進む。このとき、学習記憶した電力情報に基づいて将来の余剰電力を予測する。 First, in S1, based on the learned and stored hot water supply usage condition, the required heat amount corresponding to the future hot water supply usage amount and the hot water supply start time are predicted, and the process proceeds to S2. Next, in S2, the set permitted time period is read, and the process proceeds to S3. In S3, the current power information is acquired, and the process proceeds to S4. At this time, future surplus power is predicted based on the learned and stored power information.

次にS4において、余剰電力を用いた貯湯運転を行う場合のヒートポンプ熱源機2の加熱能力を設定してS5に進む。S3で取得した電力情報に基づき加熱能力を設定してもよいが、余剰電力の予測に基づいて加熱能力を設定することが好ましい。例えば現在は最大加熱能力に設定できる余剰電力があっても、これ以前は加熱能力が制限される余剰電力の状況が断続的に続いていた場合に、今後も同様の余剰電力の状況が続く予測に基づいて制限した加熱能力を設定することにより商用電力の使用の低減が見込めるためである。 Next, in S4, the heating capacity of the heat pump heat source device 2 for hot water storage operation using surplus power is set, and the process proceeds to S5. Although the heating capacity may be set based on the power information acquired in S3, it is preferable to set the heating capacity based on the prediction of the surplus power. For example, even if there is surplus power that can be set to the maximum heating capacity at present, if the situation of surplus power that limits the heating capacity continues intermittently before this, it is predicted that the same situation of surplus power will continue in the future. This is because the use of commercial power can be expected to be reduced by setting the limited heating capacity based on the above.

次にS5において、設定した加熱能力での貯湯運転により必要熱量を貯湯するために要する必要時間を算出してS6に進む。放熱を考慮して必要時間を補正してもよい。次にS6において、余剰電力を用いた貯湯運転を実行するか否か判定する。具体的には、S1で予測した給湯使用開始時刻からS5で算出した必要時間だけ繰上げた時刻が許可時間帯内である場合に判定をYesとしてS7に進み、そうでない場合は判定をNoとしてS10に進む。尚、算出した時刻が許可時間帯内であっても、余剰電力が少ないためヒートポンプ熱源機2を効率的に駆動できない加熱能力(例えば1kW未満)となる場合には、余剰電力を用いた貯湯運転を実行しないようにしてもよい。 Next, in S5, the required time required for storing the required amount of hot water by the hot water storage operation with the set heating capacity is calculated, and the process proceeds to S6. The required time may be corrected in consideration of heat dissipation. Next, in S6, it is determined whether or not to execute the hot water storage operation using the surplus electric power. Specifically, if the time obtained by advancing the required time calculated in S5 from the hot water supply use start time predicted in S1 is within the permitted time period, the determination is made Yes and the process proceeds to S7, and if not, the determination is made No and the process proceeds to S10. proceed to Even if the calculated time is within the permitted time period, if the heating capacity (for example, less than 1 kW) is such that the heat pump heat source unit 2 cannot be efficiently driven due to a small amount of surplus power, the hot water storage operation using the surplus power is performed. may not be executed.

次にS7において、余剰電力を用いた貯湯運転の開始時刻として、S6で算出した時刻(S1で予測した給湯使用開始時刻からS5で算出した必要時間だけ繰上げた時刻)を設定してS8に進む。そしてS8において、次の給湯使用予測のタイミングまでにその余剰電力を用いた貯湯運転の開始時刻になったら余剰電力を用いた貯湯運転を実行するためにS9に進み、開始時刻にならなければS1に戻る。 Next, in S7, the time calculated in S6 (the time calculated in S5 by the required time calculated in S5 from the time calculated in S1) is set as the start time of the hot water storage operation using the surplus electric power, and the process proceeds to S8. . Then, in S8, if the hot water storage operation using the surplus electric power reaches the start time before the next hot water supply usage prediction timing, the process proceeds to S9 to execute the hot water storage operation using the surplus electric power, and if the start time does not come, S1. back to

次にS9において、余剰電力を用いた貯湯運転を実行して、必要熱量の貯湯が完了したら貯湯運転を終了する。このときヒートポンプ熱源機2の加熱能力はS4で設定した加熱能力であり、貯湯運転中にこの加熱能力を変更すると加熱後の湯水温度がしばらく安定せず貯湯タンク11内に温度が異なる湯水の層ができて好ましくないため、貯湯運転終了までこの加熱能力を維持する。天候等の影響により余剰電力が一時的に少なくなる場合には、商用電力も併用してヒートポンプ熱源機2の加熱能力を維持する。 Next, in S9, the hot water storage operation using the surplus electric power is executed, and when the required amount of hot water has been stored, the hot water storage operation ends. At this time, the heating capacity of the heat pump heat source unit 2 is the heating capacity set in S4. This heating capacity is maintained until the end of the hot water storage operation. When the surplus power is temporarily reduced due to weather or the like, commercial power is also used to maintain the heating capacity of the heat pump heat source device 2 .

一方、S6の判定がNoの場合にS10において、貯湯運転の開始時刻として、S1で予測した給湯使用開始時刻からヒートポンプ熱源機2の最大加熱能力で必要熱量の貯湯に要する最短時間だけ繰上げた時刻を設定してS11に進む。そしてS11において、次の給湯使用予測のタイミングまでにその開始時刻になったらS12に進み、その開始時刻にならなければS1に戻る。次にS12において、ヒートポンプ熱源機2の最大加熱能力で貯湯運転を実行して必要熱量を貯湯して終了する。尚、最大加熱能力での貯湯運転においても、商用電力と共に使用できる余剰電力があれば併用する。 On the other hand, if the determination in S6 is No, in S10, the hot water storage operation start time is set to a time advanced from the hot water supply use start time predicted in S1 by the shortest time required to store the required amount of hot water with the maximum heating capacity of the heat pump heat source device 2. is set, and the process proceeds to S11. In S11, if the start time comes before the timing of the next hot water supply use prediction, the process proceeds to S12, and if the start time does not come, the process returns to S1. Next, in S12, the hot water storage operation is performed with the maximum heating capacity of the heat pump heat source device 2 to store the necessary amount of hot water, and the operation ends. Even in the hot water storage operation at the maximum heating capacity, if there is surplus power that can be used together with the commercial power, it is used together.

上記の給湯使用の予測に基づく貯湯運転を図4、図5に基づいて説明する。図は縦軸が加熱能力、横軸が時刻であり、矩形面積が必要熱量を表している。理解を容易にするためヒートポンプ熱源機2の最大加熱能力を3kW、予測された必要熱量を6kWh、予測した給湯使用開始時刻を17時とする。許可時間帯は、図5において13時~16時に設定されている。 The hot water storage operation based on the prediction of hot water supply usage will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. In the figure, the vertical axis represents the heating capacity, the horizontal axis represents the time, and the rectangular area represents the required amount of heat. For ease of understanding, assume that the maximum heating capacity of the heat pump heat source device 2 is 3 kW, the predicted required amount of heat is 6 kWh, and the predicted hot water supply start time is 17:00. The permitted time period is set from 13:00 to 16:00 in FIG.

図4は、ヒートポンプ熱源機2の最大加熱能力で貯湯運転を実行して予測した給湯使用開始時刻の17時より前に予測した必要熱量の貯湯が完了するように、貯湯運転開始時刻を15時に設定している。余剰電力の不足や許可時間帯が給湯使用開始時刻の近くに設定されていない等、余剰電力を用いた貯湯運転を実行しない場合に、予測した必要熱量(矩形部分)をヒートポンプ熱源機2の最大加熱能力の貯湯運転で貯湯する例である。 In FIG. 4, the hot water storage operation start time is set to 15:00 so that the hot water storage operation is completed at the predicted hot water supply usage start time of 17:00 by executing the hot water storage operation at the maximum heating capacity of the heat pump heat source device 2. have set. When the hot water storage operation using surplus power is not executed due to insufficient surplus power or the permitted time period is not set close to the hot water supply start time, the predicted required heat amount (rectangular part) is set to the maximum This is an example of storing hot water in the hot water storage operation of the heating capacity.

図5は、余剰電力を用いた貯湯運転によって予測した給湯使用開始時刻の前に必要熱量の貯湯が完了するように、貯湯運転の開始時刻を14時に設定した例である。余剰電力を最大限使用して商用電力の使用を抑えるためにヒートポンプ熱源機2の加熱能力を例えば2kWに制限する場合に、余剰電力を用いた貯湯運転を14時に開始して予測した給湯使用開始時刻の17時までに必要熱量の貯湯を完了する。 FIG. 5 shows an example in which the hot water storage operation start time is set to 14:00 so that the hot water storage of the required amount of heat is completed before the hot water supply use start time predicted by the hot water storage operation using the surplus electric power. When limiting the heating capacity of the heat pump heat source unit 2 to, for example, 2 kW in order to maximize the use of surplus power and suppress the use of commercial power, the hot water storage operation using the surplus power is started at 14:00 and the predicted hot water supply use is started. By 17:00 of the time, hot water storage of the necessary heat amount is completed.

以上のように、本発明の貯湯給湯システム1は、給湯使用の予測に基づいて給湯使用前に必要熱量を貯湯することができ、その必要熱量の貯湯運転に余剰電力を最大限使用することができる。それ故、貯湯運転に使用する商用電力を低減して、エネルギーコストを低減することができる。また、家庭における電力使用が少ない時間帯を許可時間帯に設定でき、余剰電力が多い許可時間帯に余剰電力を最大限使用する貯湯運転を行うことによって商用電力の使用を低減することができる。その上、余剰電力を用いた貯湯運転の加熱能力の設定や必要時間の算出に余剰電力の予測を利用して、余剰電力を用いた貯湯運転時に商用電力の併用を少なくすることにより、エネルギーコストの低減効果を向上させることができる。 As described above, the hot water storage and hot water supply system 1 of the present invention can store the required amount of heat before using the hot water supply based on the prediction of hot water supply use, and can maximize the use of surplus power for the hot water storage operation of the required amount of heat. can. Therefore, commercial power used for hot water storage operation can be reduced, and energy costs can be reduced. In addition, it is possible to set a time period in which household power consumption is low as the permitted time period, and perform hot water storage operation that maximizes the use of surplus power during the permitted time period in which there is a large amount of surplus power, thereby reducing the use of commercial power. In addition, the prediction of surplus power is used to set the heating capacity for hot water storage operation using surplus power and to calculate the required time. can be improved.

その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はその種の変更形態をも包含するものである。 In addition, those skilled in the art can implement various modifications to the above embodiment without departing from the scope of the present invention, and the present invention includes such modifications.

1 :貯湯給湯システム
2 :ヒートポンプ熱源機
3 :貯湯給湯ユニット
4 :太陽光発電装置
8 :分電盤(電力測定手段)
9 :商用電源線
11 :貯湯タンク
12 :補助熱源機
13 :制御部(制御手段)
13a :操作端末(設定手段)
1: hot water storage and hot water supply system 2: heat pump heat source device 3: hot water storage and hot water supply unit 4: solar power generation device 8: distribution board (power measuring means)
9: Commercial power line 11: Hot water storage tank 12: Auxiliary heat source device 13: Control unit (control means)
13a: operation terminal (setting means)

Claims (1)

電力により駆動するヒートポンプ熱源機と、前記ヒートポンプ熱源機で加熱した湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンクの湯水を再加熱するための補助熱源機と、発電装置と、学習記憶した給湯使用状況に基づき予測した将来の給湯使用量に相当する必要熱量を給湯使用前に貯湯するように貯湯運転を制御する制御手段を備え、前記制御手段に発電装置の発電電力と家庭の使用電力を測定する電力測定手段が通信可能に接続された貯湯給湯システムにおいて、
前記制御手段は、前記発電装置の発電電力から家庭の使用電力を差し引いた余剰電力の情報を学習記憶して将来の余剰電力を予測する余剰電力予測機能を備え、
前記予測された余剰電力を用いた前記貯湯運転を許可する許可時間帯を設定するための設定手段を備え、
前記許可時間帯に予測された余剰電力がある場合には、ヒートポンプ熱源機を発電装置による電力で運転し、それ以外の場合にはヒートポンプ熱源機を商用電力を併用して運転するように構成し、
前記制御手段は、給湯使用開始時刻を予測すると共に、前記予測された余剰電力を越えないように制限した前記ヒートポンプ熱源機の加熱能力で前記必要熱量の貯湯に要する必要時間を算出し、前記給湯使用開始時刻から前記必要時間だけ繰上げた前記貯湯運転の開始時刻を設定することを特徴とする貯湯給湯システム。
A heat pump heat source device driven by electric power, a hot water storage tank for storing hot water heated by the heat pump heat source device, an auxiliary heat source device for reheating the hot water in the hot water storage tank,a power generator;A control means is provided for controlling the hot water storage operation so as to store the necessary amount of heat corresponding to the future hot water consumption amount predicted based on the learned and stored hot water consumption before using the hot water supply. In a hot water storage and hot water supply system in which a power measuring means for measuring the power used is communicably connected,
The control means has a surplus power prediction function for predicting future surplus power by learning and storing information on surplus power obtained by subtracting household power from the power generated by the power generator,
setting means for setting a permitted time zone for permitting the hot water storage operation using the predicted surplus electric power;
If there is surplus power predicted during the permitted time period, the heat pump heat source machine is operated with power from the power generation device, and in other cases, the heat pump heat source machine is operated with commercial power. ,
The control means predicts a hot water supply use start time, andsaid predictedsurplus powerso as not to exceedA required time required for storing the required amount of hot water is calculated with the limited heating capacity of the heat pump heat source device, and a start time of the hot water storage operation is set by advancing the required time from the hot water supply use start time. hot water system.
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CN112128976B (en) * 2020-09-28 2021-09-28 安徽铱玛热能设备制造股份有限公司 Electromagnetic heating water supply pressure-changing intelligent heat accumulator

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080000247A1 (en) 2006-06-30 2008-01-03 Beyond Pollution Inc. Heat pump liquid heater
JP2013224762A (en) 2012-04-20 2013-10-31 Rinnai Corp Hot water supply system
JP2016151396A (en) 2015-02-18 2016-08-22 積水化学工業株式会社 Hot water supply control device
JP2017036842A (en) 2015-08-06 2017-02-16 リンナイ株式会社 Hot water supply system
CN206145980U (en) 2016-09-20 2017-05-03 广东五星太阳能股份有限公司 Photovoltaic directly -heated type heat pump water heating system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080000247A1 (en) 2006-06-30 2008-01-03 Beyond Pollution Inc. Heat pump liquid heater
JP2013224762A (en) 2012-04-20 2013-10-31 Rinnai Corp Hot water supply system
JP2016151396A (en) 2015-02-18 2016-08-22 積水化学工業株式会社 Hot water supply control device
JP2017036842A (en) 2015-08-06 2017-02-16 リンナイ株式会社 Hot water supply system
CN206145980U (en) 2016-09-20 2017-05-03 广东五星太阳能股份有限公司 Photovoltaic directly -heated type heat pump water heating system

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